專利名稱：便攜式高功率快電磁脈沖輻射裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高功率快電磁脈沖輻射裝置，屬于高功率微波技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
超寬譜高功率微波是一種無載頻瞬態(tài)強電磁脈沖，具有功率高、脈沖短、頻譜寬等特點，在雷達、電子對抗、通信及生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。1995年，美國Phillips實驗室研制成功了首臺超寬譜高功率微波輻射系統(tǒng)，其天線采用IRA天線，直徑
3.66m,微波源產(chǎn)生脈沖幅值125kV，脈沖前沿lOOps，系統(tǒng)輻射因子rE值為1. 28MV。國內(nèi)自上世紀(jì)90年代也開展了超寬譜高功率微波產(chǎn)生及輻射關(guān)鍵技術(shù)研究，并取得了一系列研究成果。2001年，西北核技術(shù)研究所研制了一種由緊湊Tesla型超寬譜高功率微波源和線框饋電拋物反射面天線構(gòu)成的輻射系統(tǒng)，其天線直徑為2m，微波源產(chǎn)生脈沖幅值200kV，脈沖上升沿370ps，下降沿280ps，系統(tǒng)輻射因子為O. 86MV。2011年，中國工程物理研究院報道了其研制的高功率超寬譜輻射源，其微波源主要由脈沖變壓器、低阻抗脈沖產(chǎn)生器及阻抗變換器構(gòu)成，產(chǎn)生脈沖幅值1. 2MV,脈沖前沿300ps,福射天線采用Cassegrain雙反射面天線，天線直徑7m，系統(tǒng)輻射因子為8MV。上述幾種輻射系統(tǒng)輸出功率大、輻射因子高，在遠距離目標(biāo)探測、目標(biāo)識別及電子對抗等方面具有重要應(yīng)用價值。 但這些系統(tǒng)體積較大，在許多應(yīng)用中受到限制，比如超寬帶探地雷達，并不需要輻射系統(tǒng)具有很高的輸出指標(biāo)，但要求系統(tǒng)體積小、重量輕，能夠靈活移動和便于攜帶。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是研制一臺體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡潔、操作簡單的便攜式高功率快電磁脈沖輻射裝置，為高功率快電磁脈沖應(yīng)用技術(shù)研究提供高效便利的實驗平臺。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種便攜式高功率快電磁脈沖輻射裝置，包括脈沖源、氣體開關(guān)和輻射天線，脈沖源和氣體開關(guān)輸入端電聯(lián)接，氣體開關(guān)輸出端與輻射天線通過彎曲同軸線電聯(lián)接，其特征在于所述的脈沖源和氣體開關(guān)固定在一只箱蓋可開合的便攜箱內(nèi)，所述的便攜箱箱體和箱蓋一端通過鉸鏈聯(lián)接，另一端可通過設(shè)置在箱體上的撐桿使得箱蓋和箱體張開一定的角度，所述的輻射天線由下面板和上面板組成，下面板固定在箱體內(nèi)脈沖源和氣體開關(guān)的上方，上面板固定在箱蓋上，所述的彎曲同軸線外導(dǎo)體與天線下面板聯(lián)接，彎曲同軸線內(nèi)導(dǎo)體與天線的上面板聯(lián)接。上述的天線上面板為軟導(dǎo)線編織的等腰三角形結(jié)構(gòu)，所述的等腰三角形結(jié)構(gòu)的底邊與箱體的鉸鏈軸平行且位于箱蓋遠離鉸鏈的一端，所述彎曲同軸線內(nèi)導(dǎo)體與等腰三角形的頂點聯(lián)接。上述的天線下面板為矩形金屬板。上述的輻射天線為TEM喇叭天線。
上述的氣體開關(guān)輸出端與輻射天線通過90°彎曲同軸線聯(lián)接。上述的箱體和箱蓋的張開角度為30 60°。上述的箱體和箱蓋的張開角度為45°。上述的脈沖源為特斯拉型納秒脈沖源。上述的氣體開關(guān)為Peaking-Chopping型亞納秒氣體開關(guān)。本發(fā)明具有以下的有益效果1.本發(fā)明將高功率快電磁脈沖輻射系統(tǒng)集成于便攜箱內(nèi)，用箱蓋和箱體分別固定喇叭天線的上、下面板，箱蓋的開啟角度即為天線的張角，裝置體積小、重量輕、便于攜帶、使用方便；2.裝置結(jié)構(gòu)簡潔、操作簡單，可利用便攜箱蓋的開合實現(xiàn)裝置的能夠快速展開和撤收，為高功率快電磁脈沖應(yīng)用技術(shù)研究提供了高效便利的實驗平臺。


圖1為本發(fā)明便攜式高功率快電磁脈沖輻射裝置展開結(jié)構(gòu)主視圖；圖2為本發(fā)明便攜式高功率快電磁脈沖輻射裝置展開結(jié)構(gòu)側(cè)視圖；圖3為本發(fā)明便攜式高功率快電磁脈沖輻射裝置撤收結(jié)構(gòu)主視圖；其中1_箱體，2-脈沖源，3-氣體開關(guān)，4-彎曲同軸線，5-箱蓋，6-撐桿，7-下面板,8-上面板。
具體實施方式
`如圖1、圖2和圖3所示，本發(fā)明的便攜式高功率快電磁脈沖輻射裝置，包括脈沖源2、氣體開關(guān)3和輻射天線，脈沖源2和氣體開關(guān)3輸入端電聯(lián)接，氣體開關(guān)3輸出端與輻射天線通過彎曲同軸線4電聯(lián)接，實施例中脈沖源2為特斯拉型納秒脈沖源，氣體開關(guān)3為Peaking-Chopping型亞納秒氣體開關(guān),福射天線為TEM喇卩Λ天線，由上面板8和下面板7組成。其中彎曲同軸線的最佳彎曲角度為90°。特斯拉型納秒脈沖源2和Peaking-Chopping型亞納秒氣體開關(guān)3固定在一只箱蓋5可開合的便攜箱內(nèi)，便攜箱箱體I和箱蓋5 —端通過鉸鏈聯(lián)接，另一端可通過設(shè)置在箱體I上的撐桿6使得箱蓋5和箱體I張開一定的角度。TEM喇叭天線由下面板7和上面板8組成，將Tesla型IOOkV級ns脈沖源2和亞納秒氣體開關(guān)3固定在便攜箱體內(nèi)，并采用一塊矩形金屬板將其封蓋，該金屬板也是TEM喇叭天線的下面板7，TEM喇叭天線上面板8采用由軟導(dǎo)線編織而成的等腰三角形結(jié)構(gòu)，上面板8固定在箱蓋5上，其中等腰三角形的底邊與箱體的鉸鏈軸平行。亞納秒氣體開關(guān)3與TEM喇叭天線通過彎曲同軸線4聯(lián)接，彎曲同軸線包括內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體，外導(dǎo)體與下面板7聯(lián)接，內(nèi)導(dǎo)體與上面板8等腰三角形的頂點聯(lián)接，TEM喇叭天線上面板8等腰三角形的底邊固定在便攜箱蓋5的開口端。如圖1所示，打開便攜箱蓋5，用撐桿6支撐箱蓋5，天線隨之張開，下面板7和上面板8張開角度可根據(jù)撐桿的長度而定，可張開角度范圍在30 60°，以45°為最佳。圖2為裝置展開的側(cè)視示意圖。聯(lián)接電源，便攜式高功率快電磁脈沖輻射裝置便可在控制單元的控制下發(fā)射高功率快電磁脈沖。控制停止發(fā)射，斷開電源，放下?lián)螚U，關(guān)閉箱蓋，TEM喇叭天線隨之閉合，裝置即可撤收，裝置撤收示意圖如圖3所示。
按照上述實施方式，研制了一臺便攜式高功率快電磁脈沖輻射裝置，體積為80cmX 50cmX 26cm，重量約45kg，結(jié)構(gòu)緊湊，能夠快速展開和撤收。其中，脈沖源輸出電壓幅值IOOkV,脈沖前沿280ps，后沿180ps，重復(fù)運行頻率IOOHz ;裝置主軸輻射因子(輻射場電場強度與距離乘積)75kV，輻射場 中心頻率為520Hz，-3dB頻譜范圍為23OMHz 8 IOMHz。
權(quán)利要求
1.一種便攜式高功率快電磁脈沖輻射裝置，包括脈沖源(2)、氣體開關(guān)(3)和輻射天線，脈沖源(2)和氣體開關(guān)(3)輸入端電聯(lián)接，氣體開關(guān)(3)輸出端與輻射天線通過彎曲同軸線(4)電聯(lián)接，其特征在于所述的脈沖源(2)和氣體開關(guān)(3)固定在一只箱蓋(5)可開合的便攜箱內(nèi)，所述的便攜箱箱體(I)和箱蓋(5 ) —端通過鉸鏈聯(lián)接，另一端可通過設(shè)置在箱體(I)上的撐桿(6)使得箱蓋(5)和箱體(I)張開一定的角度，所述的輻射天線由下面板(7)和上面板(8)組成，下面板(7)固定在箱體(I)內(nèi)脈沖源(2)和氣體開關(guān)(3)的上方，上面板(8)固定在箱蓋(5)上，所述的彎曲同軸線(4)外導(dǎo)體與天線下面板(7)聯(lián)接，彎曲同軸線(4)內(nèi)導(dǎo)體與天線的上面板(8)聯(lián)接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式高功率快電磁脈沖輻射裝置，其特征在于所述的天線上面板(8)為軟導(dǎo)線編織的等腰三角形結(jié)構(gòu)，所述的等腰三角形結(jié)構(gòu)的底邊與箱體(I)的鉸鏈軸平行且位于箱蓋遠離鉸鏈的一端，所述彎曲同軸線(4)內(nèi)導(dǎo)體與等腰三角形的頂點聯(lián)接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式高功率快電磁脈沖輻射裝置，其特征在于所述的天線下面板(7)為矩形金屬板。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式高功率快電磁脈沖輻射裝置，其特征在于所述的輻射天線為TEM喇叭天線。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4之任一權(quán)利要求所述的便攜式高功率快電磁脈沖輻射裝置，其特征在于所述的氣體開關(guān)(3)輸出端與輻射天線通過90°彎曲同軸線(4)聯(lián)接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4之任一權(quán)利要求所述的便攜式高功率快電磁脈沖輻射裝置，其特征在于所述的箱體(I)和箱蓋(5)的張開角度為30 60°。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的便攜式高功率快電磁脈沖輻射裝置，其特征在于所述的箱體(I)和箱蓋(5)的張開角度為45°。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至4之任一權(quán)利要求所述的便攜式高功率快電磁脈沖輻射裝置，其特征在于所述的脈沖源(2)為特斯拉型納秒脈沖源。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至4之任一權(quán)利要求所述的便攜式高功率快電磁脈沖輻射裝置，其特征在于所述的氣體開關(guān)(3)為Peaking-Chopping型亞納秒氣體開關(guān)。
全文摘要
一種便攜式高功率快電磁脈沖輻射裝置，包括脈沖源、氣體開關(guān)及TEM喇叭天線。裝置外殼采用便攜箱，箱蓋與箱體通過鉸鏈聯(lián)接，將脈沖源及氣體開關(guān)固定于便攜箱體內(nèi)部，用一塊矩形金屬板將其封蓋，該金屬板也是喇叭天線的下面板，喇叭天線上面板采用由軟導(dǎo)線編織而成的等腰三角形結(jié)構(gòu)。氣體開關(guān)與喇叭天線采用90°彎曲同軸線聯(lián)接，喇叭天線上面板底邊與便攜箱蓋開口端聯(lián)接。該裝置結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，重量輕；能夠快速展開和撤收，打開便攜箱箱蓋，天線隨之打開；關(guān)閉箱蓋，天線隨之閉合，斷開電源，即可撤收。
文檔編號H01Q1/22GK103066368SQ20121059085
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月28日
發(fā)明者朱四桃, 王俊杰, 關(guān)錦清, 周金山, 易超龍, 陳昌華, 鄭磊, 樊亞軍, 石磊, 曹雨, 謝晉 申請人:西北核技術(shù)研究所