Research on fuze microswitch based on corona discharge effect

Abnormal voltages such as electrostatic, constant current, and strong electromagnetic signals can erro-neously trigger operation of MEMS pyrotechnics and control systems in a fuze, which may result in casualties. This study designs a solid-state micro-scale switch by combining the corona gas discharge theory of asymmetric electric fields and Peek's Law. The MEMS switch can be transferred from "off" to"on" through the gas breakdown between the corona electrodes. In the model, one of the two electrodes is spherical and the other flat, so a non-uniform electric field is formed around the electrodes. The theoretical work is as follows. First, the relation among the radius of curvature of the spherical electrode, the discharge gap, and the air breakdown voltage is obtained; to meet the low voltage (30-60 V) required to drive the MEMS switch, the radius of curvature of the spherical electrode needs to be 10-50 μm and the discharge gap between the two electrodes needs to be 9-11 μm. Second, the optimal ratio ε is introduced to parameterize the model. Finally, the corona discharge structural parameters are determined by comparing the theoretical and electric field simulation results. The switch is then fabricated via MEMS processing. A hardware test platform is built and the performing chip tested. It is found that when the electrode gap is 9 μm, the electrostatic voltage is at least 37.3 V, with an error of 2.6% between the actual and theoretical air breakdown voltages. When the electrode gap is 11 μm, the electrostatic voltage is at least 42.3 V, with an error of 10.5% between the actual and theoretical air breakdown voltages. Both cases meet the design requirements.     

电晕放电辐射场若干特性分析

为了研究电晕放电辐射场若干特性,首先进行了电晕放电时电晕电流的理论分析,研究了电晕电流的波形随电压变化情况。然后在采用针-板电极物理实验模型的基础上进行了电晕放电实验研究,分析了放电针上的充电电压对脉冲电流的影响,并确定了辐射场随传播距离的变化规律以及放电重复率随电压的变化情况。实验结果发现,当针为负极性时先发生放电,但正极性下先发生火花放电;电晕放电辐射场与距离成反比关系;放电重复率随着电压的增大而增大。     

有界波模拟器频率特性研究

通过数值计算,研究了快上升沿电磁脉冲信号在有界波模拟器中的传输特性。采用矩量法(MoM)结合快速多极子(FMM)方法,对模拟器在传输不同上升沿电磁脉冲信号时内部的电场波形分别进行了计算。理论分析了有界波模拟器的频率特性,确定了该模拟器所能模拟电磁脉冲上升沿的上限,其结论对设计上升沿2~3ns的大型电磁脉冲场模拟设备具有一定的参考意义。     

电晕放电辐射信号分析的小波基函数选取

研究电晕放电辐射信号既有利于消除其危害又有助于加强对其利用。针对小波变换提出在不同情况下对不同类型的电晕放电进行分析时,选取小波基函数的方法,理论上可以通过信号与小波波形的匹配或者通过计算信号与小波相关系数的方法来确定,而在不确定放电类型时可进行实际分析。     

对空气静电放电的频域研究

利用辐射电磁场的推迟势方程对空气静电放电的电磁场频谱进行了理论推导,对放电电流峰值和金属小环上的耦合电压峰-峰值进行了测量,使用数字存储示波器记录了放电电流和耦合电压的波形。利用测量结果对静电放电的电磁场频谱进行了理论计算,比较了不同放电电压下耦合电压的幅度谱和功率谱,结果表明:空气静电放电的能量主要集中在直流到2.0 GHz的频段内。     

松耦合感应电能传输系统的设计

在建立感应电能传输系统互感模型的基础上,结合设计的小功率感应电源试验平台,分析了如何选择该系统的补偿拓扑和谐振频率.根据分析结果搭建了感应电源试验平台,并且通过实验,证明了该系统在额定负载下的输出功率最大.     

伽利略导航系统若干关键技术分析

分析了目前最新的卫星导航定位系统———伽利略系统所采用的若干关键技术.从卫星轨道布置方式、信号与频率设计方法、伪卫星技术及信号服务等几个方面与GPS进行了对比研究.研究结果表明,Galileo系统具有定位精度高、兼容性好、功能全等优点,在新一代导航系统中具有重要地位.     

宽带、多体制兼容引信仿真平台载波提取

针对不同引信发射信号载波频率分布范围大,且各引信体制、载波频率、调制脉冲宽度、脉冲重复周期及伪码调制周期不同等特点,对通用化引信复杂调制信号相干载波提取技术进行了研究,提出了一种宽带、多体制兼容引信相干载波提取方法。该方法采用高速鉴频、大范围自动锁频环及特殊的同相-正交锁相环相结合,可快速精确锁定引信的工作频率,实现相干载波提取及稳定跟踪。系统调试表明,采用该方法可满足系统要求。     

用于目标跟踪的自适应广义调频波形设计算法

提出了一种用于雷达目标跟踪的自适应广义调频波形设计算法。该算法根据跟踪器的动态需求,以广义调频信号为样板波形自适应设计下一时刻的发射波形,其目的是使预测的目标跟踪均方误差最小化,并假定高信噪比条件,且目标跟踪运动模型和观测模型均为线性。利用与某一波形相对应的克拉美-罗下限(CRLB)以及卡尔曼滤波器,通过最小化预测的跟踪均方误差来实现广义调频波形的自适应设计。仿真结果表明:在信噪比相同的情况下,与使用固定参数、自适应参数的线性调频波形设计算法相比,所提出的算法能够获得更低的目标跟踪均方误差。     

基于变频转发RDSS信号模拟的参数生成算法

近年来,有源与无源体制兼容型的RDSS接收机技术的迅速发展对与之匹配的高精度卫星信号模拟器的研制提出了迫切需求.模拟器主要包含卫星轨道仿真、用户轨迹仿真、误差建模、信号生成参数计算等模块.其中信号生成参数的模拟是需要解决的一项关键技术.但由于RDSS卫星导航系统的信号播发具有变频转发的特点,使得信号参数的模拟变得比GPS等直播式系统复杂.为此,提出了一种适合变频转发的卫星信号生成参数算法,并推导了多普勒频移参数计算公式.仿真实验结果验证了文中算法的正确性.