电源滤波器核电磁脉冲防护性能测试方法研究
为充分发挥开放型、平台型学术组织的作用，为了增强各专委会之间的相互交流与合作，进一步促进学术交流，由四川省电子学会主办，电磁脉冲与雷电防护技术专业委员会承办的电子版《电磁脉冲与雷电防护》论文选编将陆续推出，以供大家学习参考。同时欢迎各专委会推荐好文，协办参与。欢迎大家多提宝贵意见。
作者:中国电子技术标准化研究院 胡景森
摘要
介绍了核电磁脉冲（NEMP，以下简称电磁脉冲）防护电源滤波器基本工作原理和技术发展现状，重点阐述了电磁脉冲防护滤波器防护性能电流脉冲注入（PCI）测试方法，包括测试原理、测试布置、测试过程和注入方式选择，并对 PCI 测试方法进行了验证。
关键词
电源滤波器；电磁脉冲；防护；PCI 测试方法
1电磁脉冲传导环境特性
核武器爆炸时，按其形成机理、时间、波形划分为早期电磁脉冲、中期电磁脉冲和晚期电磁脉冲。早期高空电磁脉冲峰值电场强度的典型值超过50kV/m，上升时间为几个纳秒，持续时间小于100ns，波阻抗为377Ω ；中期电磁脉冲持续时间为100ns 到几十毫秒之间，其地面峰值电场强度在10V/m 到几百伏/米。晚期高空电磁脉冲在地表产生的场强一般为几十毫伏/米，上升时间约为几秒，脉冲持续时间数百秒。
在早期电磁脉冲阶段，电磁脉冲通过与天线和其他暴露线（如电源线、电话线等）耦合产生传导环境，其地上电缆最大可产生4000A（电缆长度大于200m，波形10/100ns，源阻抗400Ω）的短路电流，地下电缆可产生400A（电缆长度大于10m，波形25/500ns，源阻抗50Ω）的短路电流。中期电磁脉冲只能有效耦合到长度超过1km 的导体，主要受耦合的外部导体是电源线和通信线，其地上电缆最大可产生800A（电缆长度大于10000m，波形25/1500ns，源阻抗400Ω）的短路电流，地下电缆可产生450A（电缆长度大于1000m，波形 25/1500ns，源阻抗50Ω）的短路电流。对于晚期电磁脉冲，短路电流计算复杂，在GB/T18039.8-2012《电磁兼容环境高空核电磁脉冲（HEMP）环境描述传导骚扰》中给出特定条件下，10km 长度的电缆可产生1600A 的短路电流。
2电源滤波器电磁脉冲防护技术发展现状
电磁脉冲作用范围广（爆炸高度为 500km 时，可辐照整个中国大陆），峰值电流高（可达数千安培），对电子电气设备的潜在威胁巨大。国内外对其防护技术和防护要求的研究从未停止，并从军事领域向重要民用设施扩展。国际上，最早提出并制定电磁防护要求与试验方法的是美国军方，代表性标准有 MIL-STD-464《 系 统 电 磁 环 境 效 应 要 求 》、MIL-STD-188-125《陆基 C4I 关 键 设 施 高 空 电 磁 脉 冲 防 护 》 等。从 上 世 纪九十年代起，国际电工委员会（IEC）开始制定有关民用领域的电磁脉冲标准，包括传导环境和辐射环境标准、试验方法标准、安装与调试指南等。国内也对 应 制 定了 相 关 标 准， 如 GB/T18039.8-2012、GB/T17799.5-2012《电磁兼容通用标准室内设备高空电磁脉冲（HEMP）抗扰度》、GJB1389A-2005《系统电磁兼容性要求》、GJB3622-1999《通信和指挥自动化地面设施对高空核电磁脉冲的防护要求》等。
标准的发展带动了电磁脉冲防护技术的发展。用于电磁脉冲防护的屏蔽技术日趋成熟，屏蔽设施 ( 如屏蔽室、屏蔽方舱、屏蔽机房等 ) 在军、民领域应用需求旺盛。屏蔽设施理论上应该是一个连续的电导体，而实际上由于需要解决供电和信号传输问题，无法避免地引入“电不连续点”。随着光纤技术的发展，利用“截止波导”理论和光电转换装置，在切断电磁脉冲传输通路的同时传输小功率信号已经成为可能。但供电系统由于功率高，现有光电转化技术还无法实现电能量的转换与传输。因此，电磁脉冲防护电源滤波器是屏蔽设施设计、建造的一个关键器件，其防护性能对设施的整体性能至关重要。
国外厂家已经研制多种规格、适用于不同标准和不同场合的电磁脉冲防护电源滤波器产品，市场规模达到数亿美元；国内相关单位、厂家也有研制，但尚未形成市场规模。
作者:中国电子技术标准化研究院 胡景森
摘要
介绍了核电磁脉冲（NEMP，以下简称电磁脉冲）防护电源滤波器基本工作原理和技术发展现状，重点阐述了电磁脉冲防护滤波器防护性能电流脉冲注入（PCI）测试方法，包括测试原理、测试布置、测试过程和注入方式选择，并对 PCI 测试方法进行了验证。
关键词
电源滤波器；电磁脉冲；防护；PCI 测试方法
1电磁脉冲传导环境特性
核武器爆炸时，按其形成机理、时间、波形划分为早期电磁脉冲、中期电磁脉冲和晚期电磁脉冲。早期高空电磁脉冲峰值电场强度的典型值超过50kV/m，上升时间为几个纳秒，持续时间小于100ns，波阻抗为377Ω ；中期电磁脉冲持续时间为100ns 到几十毫秒之间，其地面峰值电场强度在10V/m 到几百伏/米。晚期高空电磁脉冲在地表产生的场强一般为几十毫伏/米，上升时间约为几秒，脉冲持续时间数百秒。
在早期电磁脉冲阶段，电磁脉冲通过与天线和其他暴露线（如电源线、电话线等）耦合产生传导环境，其地上电缆最大可产生4000A（电缆长度大于200m，波形10/100ns，源阻抗400Ω）的短路电流，地下电缆可产生400A（电缆长度大于10m，波形25/500ns，源阻抗50Ω）的短路电流。中期电磁脉冲只能有效耦合到长度超过1km 的导体，主要受耦合的外部导体是电源线和通信线，其地上电缆最大可产生800A（电缆长度大于10000m，波形25/1500ns，源阻抗400Ω）的短路电流，地下电缆可产生450A（电缆长度大于1000m，波形 25/1500ns，源阻抗50Ω）的短路电流。对于晚期电磁脉冲，短路电流计算复杂，在GB/T18039.8-2012《电磁兼容环境高空核电磁脉冲（HEMP）环境描述传导骚扰》中给出特定条件下，10km 长度的电缆可产生1600A 的短路电流。
2电源滤波器电磁脉冲防护技术发展现状
电磁脉冲作用范围广（爆炸高度为 500km 时，可辐照整个中国大陆），峰值电流高（可达数千安培），对电子电气设备的潜在威胁巨大。国内外对其防护技术和防护要求的研究从未停止，并从军事领域向重要民用设施扩展。国际上，最早提出并制定电磁防护要求与试验方法的是美国军方，代表性标准有 MIL-STD-464《 系 统 电 磁 环 境 效 应 要 求 》、MIL-STD-188-125《陆基 C4I 关 键 设 施 高 空 电 磁 脉 冲 防 护 》 等。从 上 世 纪九十年代起，国际电工委员会（IEC）开始制定有关民用领域的电磁脉冲标准，包括传导环境和辐射环境标准、试验方法标准、安装与调试指南等。国内也对 应 制 定了 相 关 标 准， 如 GB/T18039.8-2012、GB/T17799.5-2012《电磁兼容通用标准室内设备高空电磁脉冲（HEMP）抗扰度》、GJB1389A-2005《系统电磁兼容性要求》、GJB3622-1999《通信和指挥自动化地面设施对高空核电磁脉冲的防护要求》等。
标准的发展带动了电磁脉冲防护技术的发展。用于电磁脉冲防护的屏蔽技术日趋成熟，屏蔽设施 ( 如屏蔽室、屏蔽方舱、屏蔽机房等 ) 在军、民领域应用需求旺盛。屏蔽设施理论上应该是一个连续的电导体，而实际上由于需要解决供电和信号传输问题，无法避免地引入“电不连续点”。随着光纤技术的发展，利用“截止波导”理论和光电转换装置，在切断电磁脉冲传输通路的同时传输小功率信号已经成为可能。但供电系统由于功率高，现有光电转化技术还无法实现电能量的转换与传输。因此，电磁脉冲防护电源滤波器是屏蔽设施设计、建造的一个关键器件，其防护性能对设施的整体性能至关重要。
国外厂家已经研制多种规格、适用于不同标准和不同场合的电磁脉冲防护电源滤波器产品，市场规模达到数亿美元；国内相关单位、厂家也有研制，但尚未形成市场规模。
