简介01

在核弹爆炸的过程中，会伴随强电磁场辐射，特别是在当爆炸发生在非常高的海拔（HEMP）时。其物理机制非常复杂，主要是由于康普顿效应。当向下的γ射线遇到大气上层时，它们开始与大气中的分子相互作用。主要的相互作用是康普顿散射，其中γ射线的能量部分转移到空气分子的电子，然后电子开始沿与γ射线大致相同的方向运动。电子绕地磁力线螺旋旋转，产生瞬态横向电流，从而产生辐射磁场。在离源一定距离时，脉冲磁场成为平面波。这意味着电场和磁场都存在。波阻抗为Ω（=电场与磁场之比）。电磁场的两个分量都垂直于波的传播方向。

电磁场辐射的幅度02

辐射幅度会随爆炸的高度、炸弹的类型和地球上电子设备的位置而变化。当炸弹的辐射方向垂直于地磁场时，所产生的电磁场的幅度最大。地球上的幅度取决于观察者到爆炸的距离。

例如在美国中部产生的爆炸高度（HOB）为公里的爆炸。电场峰值出现在零面以南，最高可达50kV/m。

§1.地球上电磁场的幅度辐射场的极化方向03

确定辐射场的极化是很复杂的。以一个简单原则，传播的方向是从爆炸点径向向外，电场的方向是垂直于传播的方向和观测者所在位置的地磁场。通过在美国中心上空公里高的地方引入这一脉冲，垂直极化和水平极化的振幅分别在下面的图中显示出来。

§2.垂直极化

§3.水平极化

这清楚的表明，磁场的水平分量比垂直极化分量在地球表面更明显。垂直场的最大峰值仅为17kV/m，且该分量高的区域较小。水平场的最大峰值为50kV/m，振幅大于25kV/m的区域会占有优势。

实验模拟器04

4.1环境和模拟器

模拟的环境取决于EUT，可分为两类：

航空航天系统采用自由场电磁脉冲；

地面或海洋系统：由于入射波和反射波的叠加，瞬态辐射波将更加复杂。

为了模拟这些环境，可以使用不同的EMP模拟器：

辐射模拟器；

有界波（或波导）模拟器；

混合（或HPD）模拟器。

4.2辐射模拟器

这种类型的测试装置适用于自由电磁场的模拟，也适用于地面或海上系统，测试区域可能很大，但场的均匀性很低。天线的尺寸必须非常大，才能实现低频的辐射瞬态波。缺点在于这类模拟器的效率低（发生器的磁场/电压比）。辐射场主要是垂直方向。

§4.辐射模拟器示例（锥形）

4.3有界波模拟器

有界波模拟器又称波导模拟器。它们由高压脉冲发生器组成，高压脉冲发生器连接到由分布电阻端接的传输线。在这条线下面导波的模式是TEM（横向电磁）。辐射方向是垂直的。辐射线有多种不同的设计，也可以用GTEM作场产生结构。有界波模拟器具有良好的效率。

§5.有界波模拟器

4.4混合（HPD）模拟器

混合（Hybrid）的名称来源于这种模拟器既产生反应场（“静态”）又产生辐射场的特性。在低频时，场的准静态形式是适用的，在整个结构中流动的电流在线下和线周围产生场。在高频情况下，影响被测设备的早期瞬态脉冲是由放置在发电机附近的天线部分辐射。场的极化主要是水平的。

§6.HPD模拟器

测试模拟器比较05

下面给出了不同模拟器之间的简单比较：

规格辐射模拟器有界波模拟器HPD模拟器电场极化主要为垂直垂直主要为水平场的均匀性正常到良好良好正常波形失真良好失真地面影响无无有效率低（取决于EUT的位置）良好正常在附近的干扰辐射非常高正常到高正常维修费用正常正常高对天气状况的敏感性温和温和高使用期限良好良好正常复杂性（价格）高正常非常高

除去这些基本的比较外，测试设备的类型也可以作为选择标准。一个主要包含垂直布线的系统显然对垂直电磁场比水平电磁场更敏感，因为磁场和导体之间有更好的耦合。这对于放置在水平域中的水平设备也是一样的。例如：如果要测试的大多数设备是水平的，那么一个产生垂直场的测试模拟器就不是一个好的选择。

测试系统的选择最终是一个折中方案，考虑到环境、技术优势/劣势、价格和维护成本以及要测试的设备类型。更多信息欢迎

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