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基于旋磁非线性传输线的小型化强电磁脉冲源的仿真研究
基于旋磁非线性传输线的小型化强电磁脉冲源的仿真研究
摘要：
强电磁脉冲作为一种新兴的电磁攻击技术，在目标物体上产生高能短脉冲电磁波，对目标物体造成破坏。本文提出了一种基于旋磁非线性传输线的小型化强电磁脉冲源，通过理论分析和仿真验证，表明该方法可在空间尺度有限的情况下实现强电磁脉冲发射。
关键词：强电磁脉冲源、旋磁非线性传输线、仿真
1.引言
强电磁脉冲(HEMP)源是一种利用高能电磁波对目标物体进行电磁攻击的技术。它可以在纳秒至亚微秒的时间内产生数以千万计的高功率电磁脉冲，造成电路故障、设备瘫痪、通信中断等严重后果。HEMP源的研究已成为电子战领域的热点之一，目前主要包括磁流体弹压发生器、瞬变电磁发生器、导弹磁放大器、磁流守恒器等多种结构形式。
在HEMP源设计中，传输线结构是一种常见的载波系统，它通过非线性介质的耦合效应，在短时间内产生高能量、高电压的电磁脉冲。但现有方案的尺寸较大，无法满足小型化的要求，且反应时间也较长。
为此，本文提出了一种基于旋磁非线性传输线的小型化HEMP源，该源具有较快的响应时间和较高的发射效率，能够在空间尺度有限的情况下实现精准电磁攻击，对于电子战领域具有一定的参考价值。
2.旋磁非线性传输线原理
旋磁非线性传输线是一种新型的非线性耦合系统，它通过利用介质中的非线性特性，将能量从一个导体传输到另一个导体。其基本原理是在一个旋转的中心导体上布置一系列导体丝圈，在导体丝圈中加入特定的电路，并通过旋转的导体产生一个磁场，使电路中的回路产生电流，从而在导体丝圈之间形成电磁波。
在旋磁非线性传输线中，电场和磁场之间存在相互关联，电流和磁通量之间也存在相互关联。因此，当电压或电流在传输线中传输时，将产生一个非线性耦合效应，从而使传输线中的电磁波放大并传播到目标物体上。
3.基于旋磁非线性传输线的HEMP源设计
基于旋磁非线性传输线的HEMP源结构示意图如图1所示：
图1基于旋磁非线性传输线的HEMP源结构示意图
该源由旋转体、固定体和旋转驱动装置组成。其中，旋转体由一系列传输线导体丝圈组成，导体丝圈之间采用固定的电路耦合方式，通过旋转的方式产生磁场。
固定体由驱动装置和目标物体组成，在驱动装置的作用下，旋转体沿指定轨迹旋转，产生高能量电磁波。当旋转体与目标物体之间的距离足够小时，目标物体将受到高能电磁波的轰击，产生电路故障或设备瘫痪等现象。
4.HEMP源仿真模拟
为验证基于旋磁非线性传输线的HEMP源的性能，采用有限元仿真工具ANSYSMaxwell进行电磁场仿真，得到了电磁场分布图如图2所示：
图2基于旋磁非线性传输线的HEMP源电磁场仿真图
从仿真结果可以看出，在固定体和旋转体之间的空间，产生了非常高强度的电磁波，可以对目标物体产生相应的电磁攻击。另外，由于基于旋磁非线性传输线的HEMP源采用自旋无需电源的方式，因此具有省电、小型化的优势，符合电子战领域应用需求。
5.结论
本文提出了一种基于旋磁非线性传输线的小型化HEMP源，该源通过非线性介质的耦合效应，在短时间内产生高能量、高电压的电磁脉冲，具有较快的响应时间和较高的发射效率，能够在空间尺度有限的情况下实现精准电磁攻击。仿真结果表明，该设计方案具有可行性和实用性，对于电子战领域具有一定的参考价值。