雷电瞬态电磁脉冲的耦合效应研究

论文摘要

针对雷电瞬态电磁脉冲的耦合效应问题,利用理论与试验相结合的方法,采用冲击电流发生器(ICGS),建立实验室模拟雷电通道模型对线缆及天线进行电磁辐射,分析了不同条件下的线缆、天线耦合雷电瞬态电磁脉冲情况;使用开路电压波对结型场效应管和绝缘栅型场效应管进行击穿测试,并采用TVS管做保护器件,分析了器件对雷电电磁波的抑制作用。试验表明:(1)线缆耦合电压与冲击电流呈线性关系,随冲击电流的增加而增大。在时域,放电瞬间耦合电压达到最大值,然后迅速减小,接收信号时间范围集中在0~5μs,峰值电压出现在0.5μs左右;在频域,耦合电压最高幅值均集中于1MHz左右,中心频率大概在1MHz左右。(2)随着架空高度或线缆长度的增大,线缆耦合电压峰值及能量随之变大,单位冲击电压下耦合电压变化量增加。线缆越长,达到耦合电压峰值的时间越快,峰峰值间隔时间越长,最大幅值频率向低频移动。线缆长度一定时,线缆耦合电压峰值随埋地深度的加深而减小。(3)雷电流能量主要集中在低频部分,且随着频率的增大增值减小,但在高频部分也有一定的比重。快天线波形超前于磁天线波形,随着冲击电流的增大,天线的幅值和能量整体呈增长趋势。天线接收信号效果与天线到电流源的距离成反比,幅值呈现前段急速下降、后段下降平缓的趋势。(4)绝缘栅型场效应管的击穿电压整体高于结型场效应管,对同一对被测管脚来说,开路条件下的击穿电压高于其两端施加反向偏置电压时的击穿电压。TVS管能对场效应管进行很好的保护,在用于放大电路希望得到更高的输入电阻和击穿电压时,可以选择采用绝缘栅型场效应管。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
•   1.1 研究目的及意义
•   1.2 国内外研究现状
•     1.2.1 雷电电磁场线缆耦合
•     1.2.2 雷电电磁场天线耦合
•     1.2.3 场效应管失效及TVS管抑制保护
•   1.3 研究内容
• 第二章 线缆耦合雷电电磁场
•   2.1 架空同轴线耦合雷电电磁脉冲
•     2.1.1 架空电缆耦合机理
•     2.1.2 试验方案
•     2.1.3 试验分析
•   2.2 埋地同轴线耦合雷电电磁场
•     2.2.1 埋地长电缆理论
•     2.2.2 试验方案
•     2.2.3 试验数据分析
•   2.3 本章小结
• 第三章 天线耦合雷电电磁场
•   3.1 瞬变场的辐射理论
•   3.2 天线接收理论
•     3.2.1 天线方向性的互易原理
•     3.2.2 接收天线的等效电路和最大输出功率
•   3.3 试验方案及数据分析
•     3.3.1 试验方案
•     3.3.2 试验数据分析
•   3.4 本章小结
• 第四章 雷电作用下场效应管失效机理分析
•   4.1 场效应管失效机理
•   4.2 TVS管特性及工作原理
•   4.3 试验方案建立及数据分析
•     4.3.1 器件主要参数
•     4.3.2 试验方案建立
•     4.3.3 试验数据分析
•     4.3.4 TVS管保护分析
•   4.4 本章小结
• 第五章 总结与展望
•   5.1 论文的主要结论
•   5.2 存在的问题
• 参考文献
• 作者简介
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 马骁骐

导师: 李祥超

关键词: 雷电瞬态电磁脉冲,线缆耦合,天线,场效应管

来源: 南京信息工程大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 气象学

单位: 南京信息工程大学

分类号: P427.3

DOI: 10.27248/d.cnki.gnjqc.2019.000484

总页数: 56

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