基于仿真及神经网络的大型电磁脉冲模拟器近区场计算

张金颢; 周恒; 张守龙; 蒋廷勇; 王胜涛; 刘真

doi:10.12263/DZXB.20211137

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基于仿真及神经网络的大型电磁脉冲模拟器近区场计算

学术论文 | 更新时间：2025-12-08

- 基于仿真及神经网络的大型电磁脉冲模拟器近区场计算
- Calculation of Near-Field of Large-Scale Electromagnetic Pulse Simulator Based on Simulation and Neural Network
- 电子学报 2023年51卷第3期页码：712-719
- 作者机构：
  
  西北核技术研究所，陕西西安 710069
- 作者简介：
  
  [ "张金颢男， 1997年7月出生于四川省绵阳市.现为西北核技术研究所助理工程师，从事电磁仿真与瞬态电磁脉冲测量相关工作.E-mail: fengxueljc@163.com" ]
  [ "周恒男， 1982年7月出生于湖南省芷江县.现为西北核技术研究所工程师，从事瞬态电磁脉冲方面的研究. E-mail: zhouheng19820510@163.com" ]
  张守龙男， 1990年6月出生于安徽合肥市.现为西北核技术研究所工程师，主要研究方向为瞬态电磁脉冲的测量与计量. E-mail: Hollyhock15@126.com
  蒋廷勇男， 1982年7月出生于广西桂林市.西北核技术研究所高级工程师，博士，主要研究方向为强电磁脉冲试验相关技术. E-mail: jty725@aliyun.com
  王胜涛男， 1980年12月出生于山东省乳山市.现为西北核技术研究所工程师，主要研究方向为现代通信技术和强电磁环境构建技术. E-mail: 233540068@qq.com
  刘真男， 1987年10月出生于湖南省娄底市.现为西北核技术研究所工程师，主要从事瞬态电磁脉冲技术相关工作. E-mail: 543253654@qq.com
- 基金信息：
- DOI：10.12263/DZXB.20211137
  中图分类号： TM835;TM931
- 收稿：2021-08-24，
  
  修回：2022-11-02，
  
  纸质出版：2023-03-25
- 稿件说明：
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张金颢,周恒,张守龙等.基于仿真及神经网络的大型电磁脉冲模拟器近区场计算[J].电子学报,2023,51(03):712-719.

ZHANG Jin-hao,ZHOU Heng,ZHANG Shou-long,et al.Calculation of Near-Field of Large-Scale Electromagnetic Pulse Simulator Based on Simulation and Neural Network[J].ACTA ELECTRONICA SINICA,2023,51(03):712-719.
张金颢,周恒,张守龙等.基于仿真及神经网络的大型电磁脉冲模拟器近区场计算[J].电子学报,2023,51(03):712-719. DOI： 10.12263/DZXB.20211137.

ZHANG Jin-hao,ZHOU Heng,ZHANG Shou-long,et al.Calculation of Near-Field of Large-Scale Electromagnetic Pulse Simulator Based on Simulation and Neural Network[J].ACTA ELECTRONICA SINICA,2023,51(03):712-719. DOI： 10.12263/DZXB.20211137.

摘要

本文针对大型电磁脉冲模拟器试验区域电场分布测量，设计了一种基于传递函数的近区场波形预估方法.该方法使用全波仿真获取初始传递函数，研究了基于频域数据的神经网络训练方法，建立了可以计算特定区域任意测点传递函数的神经网络模型.利用两套测量系统同时进行测量验证，结果表明：在40 m×40 m×10 m的范围内，该计算方法可以基于单一测点的实测结果计算任意点的电场波形，且基于该方法计算的电场波形与实测波形主波形幅值差异均小于3%，实测验证波形结果与预估结果基本一致.文中方法在满足试验区域为线性时不变（Linear Time Invariant， LTI）系统的情况下，可以应用于大型电磁脉冲模拟器的近区场快速预估计算.

Abstract

Aiming at the large-scale electromagnetic pulse simulator

this paper designs a near-field waveform calculation method based on the transfer function. This paper uses full-wave simulation to obtain the initial transfer function

studies the neural network training method based on frequency domain data

and establishes a transfer function neural network model that can calculate any measurement point in a specific area. The results of simultaneous measurement using two sets of measurement systems show that within a range of 40 m×40 m×10 m

this calculation method can calculate the electric field waveform at any point based on the actual measurement result of a single measurement point. The difference between the electric field waveform calculated based on this method and the measured waveform amplitude is less than 3%

so the measured verification results are consistent with the theory. In the case where the method meets the area as a linear time invariant system

the method can be applied to a near-field fast calculation of a large-scale electromagnetic pulse simulator.

关键词

Keywords

references

秦锋 , 毛从光 , 崔志同 , 等 . HEMP传导环境下变压器等效电路模型的建立及验证 [J]. 现代应用物理 , 2021 , 12 ( 2 ): 39 - 44 .

QIN F , MAO C G , CUI Z T , et al . Design and verification of equivalent circuit model of transformer under HEMP conduction environment [J]. Modern Applied Physics , 2021 , 12 ( 2 ): 39 - 44 . (in Chinese)

赵墨 , 吴伟 , 李进玺 , 等 . 典型无人机飞行控制系统HEMP效应研究 [J]. 现代应用物理 , 2018 , 9 ( 1 ): 71 - 74, 81 .

ZHAO M , WU W , LI J X , et al . Effect of high altitude electromagnetic pulse on flight control system of typical UAV [J]. Modern Applied Physics , 2018 , 9 ( 1 ): 71 - 74, 81 . (in Chinese)

鲍永波 , 田杨萌 , 王彩霞 , 等 . 核电磁脉冲与开孔金属腔体耦合特性研究 [J]. 微波学报 , 2017 , 33 ( 6 ): 75 - 80 .

BAO Y B , TIAN Y M , WANG C X , et al . Research on the characteristics of the NEMP coupling into a metallic cavity with apertures [J]. Journal of Microwaves , 2017 , 33 ( 6 ): 75 - 80 . (in Chinese)

陈亚洲 , 张冬晓 , 田庆民 , 等 . 某型无人机数据链系统HEMP辐照效应 [J]. 高电压技术 , 2016 , 42 ( 3 ): 959 - 965 .

CHEN Y Z , ZHANG D X , TIAN Q M , et al . HEMP radiation effects on unmanned aerial vdehicle data link system [J]. High Voltage Engineering , 2016 , 42 ( 3 ): 959 - 965 . (in Chinese)

IEC . Electromagnetic compatibility(EMC): Part 4-32: Testing and measurement techniques HEMP simulator compendium : IEC 61000-4-32 [S]. [ 2021-05-02 ]. https://www.cssn.net.cn/cssn/productDetail/45e5ceeb684d32fe54d3f3fbe99e3594 https://www.cssn.net.cn/cssn/productDetail/45e5ceeb684d32fe54d3f3fbe99e3594 .

王伟 , 朱志臻 , 聂鑫 , 等 . 一种高空核电磁脉冲磁场测量技术 [J]. 电波科学学报 , 2019 , 34 ( 3 ): 347 - 354 .

WANG W , ZHU Z Z , NIE X , et al . A magnetic field measurement technology of high altitude electromagnetic pulse [J]. Chinese Journal of Radio Science , 2019 , 34 ( 3 ): 347 - 354 . (in Chinese)

Department of the Army . Request for information-high altitude electromagnetic pulse (HEMP) evaluations [EB/OL].( 2018-12-06 ). https://www.governmentcontracts.us /gov ernme- nt-contracts/opportunity-details/NBD00159790694125454 https://www.governmentcontracts.us/governme-nt-contracts/opportunity-details/NBD00159790694125454 .

谢彦召 , 王赞基 , 王群书 , 周辉 , 孙蓓云 . 高空核爆电磁脉冲波形标准及特征分析 [J]. 强激光与粒子束 , 2003 , 15 ( 8 ): 781 - 787 .

XIE Y Z , WANG Z J , WANG Q S , et al . High altitude nuclear electromagnetic pulse waveform standards: A review [J]. High Power Laser & Particle Beams , 2003 , 15 ( 8 ): 781 - 787 . (in Chinese)

朱湘琴 , 王建国 , 蔡利兵 , 等 . 辐射波电磁脉冲模拟器笼形天线辐射特性的并行计算 [J]. 强激光与粒子束 , 2011 , 23 ( 6 ): 1597 - 1601 .

ZHU X Q , WANG J G , CAI L B , et al . Parallel computation for radiation characteristics of cage antenna of radiating-wave EMP simulator [J]. High Power Laser and Particle Beams , 2011 , 23 ( 6 ): 1597 - 1601 . (in Chinese)

朱湘琴 , 王建国 , 陈维青 , 等 . 垂直极化平行板有界波电磁脉冲模拟器辐射近场的快速估算方法 [J]. 强激光与粒子束 , 2014 , 26 ( 11 ): 244 - 250 .

ZHU X Q , WANG J G , CHEN W Q , et al . Method of fast estimating radiation near-field of flat-plate bounded wave electromagnetic pulse simulator with vertical polarization [J]. High Power Laser and Particle Beams , 2014 , 26 ( 11 ): 244 - 250 . (in Chinese)

KICHOULIYA R , THOMAS M J . Radiation pattern of a hybrid type high altitude electromagnetic pulse (HEMP) simulator [C]// 2016 IEEE International Symposium on Electromagnetic Compatibility . Piscataway : IEEE , 2016 : 530 - 535 .

孙明峰 , 杨阳 , 朱铧丞 , 等 . 一种基于神经网络的复介电常数测量装置 [J]. 真空电子技术 , 2021 , ( 2 ): 29 - 33 .

SUN M F , YANG Y , ZHU H C , et al . A complex permittivity measuring device based on neural network [J]. Vacuum Electronics , 2021 , ( 2 ): 29 - 33 . (in Chinese)

洪旸 , 邵维 . 人工神经网络对耦合微带带通滤波器的建模 [C]// 2019年全国微波毫米波会议论文集(上册) . 广州 : 中国电子学会 , 2019 : 581 - 583 .

GU Y J , HAO R , LI E P . Independent bifocal metalens design based on deep learning algebra [J]. IEEE Photonics Technology Letters , 2021 , 33 ( 8 ): 403 - 406 .

IEC . Electromagnetic compatibility-Part 2: Environment-Section 9: Description of HEMP environment-radiated disturbance-basic EMC publication : IEC61000-2-9 [S]. [ 2021-05-02 ]. https://www.cssn.net.cn/cssn/productDetail/3c1d3025aa0f7cc4fecad8a350c69701 https://www.cssn.net.cn/cssn/productDetail/3c1d3025aa0f7cc4fecad8a350c69701 .

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