為充分發(fā)揮開(kāi)放型、平臺(tái)型學(xué)術(shù)組織的作用，為了增強(qiáng)各專(zhuān)委會(huì)之間的相互交流與合作，進(jìn)一步促進(jìn)學(xué)術(shù)交流，由四川省電子學(xué)會(huì)主辦，電磁脈沖與雷電防護(hù)技術(shù)專(zhuān)業(yè)委員會(huì)承辦的電子版《電磁脈沖與雷電防護(hù)》論文選編將陸續(xù)推出，以供大家學(xué)習(xí)參考。同時(shí)歡迎各專(zhuān)委會(huì)推薦好文，協(xié)辦參與。歡迎大家多提寶貴意見(jiàn)。


作者:中國(guó)電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院 胡景森


摘要


介紹了核電磁脈沖（NEMP，以下簡(jiǎn)稱(chēng)電磁脈沖）防護(hù)電源濾波器基本工作原理和技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，重點(diǎn)闡述了電磁脈沖防護(hù)濾波器防護(hù)性能電流脈沖注入（PCI）測(cè)試方法，包括測(cè)試原理、測(cè)試布置、測(cè)試過(guò)程和注入方式選擇，并對(duì) PCI 測(cè)試方法進(jìn)行了驗(yàn)證。


關(guān)鍵詞


電源濾波器；電磁脈沖；防護(hù)；PCI 測(cè)試方法


1電磁脈沖傳導(dǎo)環(huán)境特性


核武器爆炸時(shí)，按其形成機(jī)理、時(shí)間、波形劃分為早期電磁脈沖、中期電磁脈沖和晚期電磁脈沖。早期高空電磁脈沖峰值電場(chǎng)強(qiáng)度的典型值超過(guò)50kV/m，上升時(shí)間為幾個(gè)納秒，持續(xù)時(shí)間小于100ns，波阻抗為377Ω ；中期電磁脈沖持續(xù)時(shí)間為100ns 到幾十毫秒之間，其地面峰值電場(chǎng)強(qiáng)度在10V/m 到幾百伏/米。晚期高空電磁脈沖在地表產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)一般為幾十毫伏/米，上升時(shí)間約為幾秒，脈沖持續(xù)時(shí)間數(shù)百秒。


在早期電磁脈沖階段，電磁脈沖通過(guò)與天線和其他暴露線（如電源線、電話線等）耦合產(chǎn)生傳導(dǎo)環(huán)境，其地上電纜最大可產(chǎn)生4000A（電纜長(zhǎng)度大于200m，波形10/100ns，源阻抗400Ω）的短路電流，地下電纜可產(chǎn)生400A（電纜長(zhǎng)度大于10m，波形25/500ns，源阻抗50Ω）的短路電流。中期電磁脈沖只能有效耦合到長(zhǎng)度超過(guò)1km 的導(dǎo)體，主要受耦合的外部導(dǎo)體是電源線和通信線，其地上電纜最大可產(chǎn)生800A（電纜長(zhǎng)度大于10000m，波形25/1500ns，源阻抗400Ω）的短路電流，地下電纜可產(chǎn)生450A（電纜長(zhǎng)度大于1000m，波形 25/1500ns，源阻抗50Ω）的短路電流。對(duì)于晚期電磁脈沖，短路電流計(jì)算復(fù)雜，在GB/T18039.8-2012《電磁兼容環(huán)境高空核電磁脈沖（HEMP）環(huán)境描述傳導(dǎo)騷擾》中給出特定條件下，10km 長(zhǎng)度的電纜可產(chǎn)生1600A 的短路電流。


2電源濾波器電磁脈沖防護(hù)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀


電磁脈沖作用范圍廣（爆炸高度為 500km 時(shí)，可輻照整個(gè)中國(guó)大陸），峰值電流高（可達(dá)數(shù)千安培），對(duì)電子電氣設(shè)備的潛在威脅巨大。國(guó)內(nèi)外對(duì)其防護(hù)技術(shù)和防護(hù)要求的研究從未停止，并從軍事領(lǐng)域向重要民用設(shè)施擴(kuò)展。國(guó)際上，最早提出并制定電磁防護(hù)要求與試驗(yàn)方法的是美國(guó)軍方，代表性標(biāo)準(zhǔn)有 MIL-STD-464《 系 統(tǒng) 電 磁 環(huán) 境 效 應(yīng) 要 求 》、MIL-STD-188-125《陸基 C4I 關(guān) 鍵 設(shè) 施 高 空 電 磁 脈 沖 防 護(hù) 》 等。從 上 世 紀(jì)九十年代起，國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）開(kāi)始制定有關(guān)民用領(lǐng)域的電磁脈沖標(biāo)準(zhǔn)，包括傳導(dǎo)環(huán)境和輻射環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)、試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)、安裝與調(diào)試指南等。國(guó)內(nèi)也對(duì) 應(yīng) 制 定了 相 關(guān) 標(biāo) 準(zhǔn)， 如 GB/T18039.8-2012、GB/T17799.5-2012《電磁兼容通用標(biāo)準(zhǔn)室內(nèi)設(shè)備高空電磁脈沖（HEMP）抗擾度》、GJB1389A-2005《系統(tǒng)電磁兼容性要求》、GJB3622-1999《通信和指揮自動(dòng)化地面設(shè)施對(duì)高空核電磁脈沖的防護(hù)要求》等。


標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展帶動(dòng)了電磁脈沖防護(hù)技術(shù)的發(fā)展。用于電磁脈沖防護(hù)的屏蔽技術(shù)日趨成熟，屏蔽設(shè)施 ( 如屏蔽室、屏蔽方艙、屏蔽機(jī)房等 ) 在軍、民領(lǐng)域應(yīng)用需求旺盛。屏蔽設(shè)施理論上應(yīng)該是一個(gè)連續(xù)的電導(dǎo)體，而實(shí)際上由于需要解決供電和信號(hào)傳輸問(wèn)題，無(wú)法避免地引入“電不連續(xù)點(diǎn)”。隨著光纖技術(shù)的發(fā)展，利用“截止波導(dǎo)”理論和光電轉(zhuǎn)換裝置，在切斷電磁脈沖傳輸通路的同時(shí)傳輸小功率信號(hào)已經(jīng)成為可能。但供電系統(tǒng)由于功率高，現(xiàn)有光電轉(zhuǎn)化技術(shù)還無(wú)法實(shí)現(xiàn)電能量的轉(zhuǎn)換與傳輸。因此，電磁脈沖防護(hù)電源濾波器是屏蔽設(shè)施設(shè)計(jì)、建造的一個(gè)關(guān)鍵器件，其防護(hù)性能對(duì)設(shè)施的整體性能至關(guān)重要。


國(guó)外廠家已經(jīng)研制多種規(guī)格、適用于不同標(biāo)準(zhǔn)和不同場(chǎng)合的電磁脈沖防護(hù)電源濾波器產(chǎn)品，市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到數(shù)億美元；國(guó)內(nèi)相關(guān)單位、廠家也有研制，但尚未形成市場(chǎng)規(guī)模。