上行先导电流脉冲簇模拟发生器设计

陈银东，张玉逵，柯莉萍，余 吕，杨承梅，张 丹

(贵州省威宁县气象局，威宁 553100)

0 引言

上行先导电流脉冲簇模拟发生器对雷电屏蔽的研究有着重要的意义，关于雷电屏蔽所研究的问题中，主要针对的是雷电下行先导与地面凸出物上行先导发展的动态连接的瞬时过程[1]，为更了解这个动态连接过程，进而设计上行先导电流脉冲簇模拟发生器，便于对雷电屏蔽发展的主要特性和发展规律做出分析。雷电的下行先导一般都是利用自然观测结果。对于通信和军事相关部门，对雷电的屏蔽也是至关重要的[2]。由此上行先导电流模拟发生器有广泛的应用前景，为雷电防护领域提供了重要的科学依据，进一步地为人工引雷实验提供更多的实验数据[3，4]。

1 系统分析与方案设计

1.1 设计要求与功能分析

根据按键发出的指令，单片机I/O输出控制信号，通过光耦对单片机输出的控制信号进行隔离放大，经过放大的控制信号可以控制充电开关管和放电开关管的导通和断开，从而控制了外部直流电源对储能电容的充电和放电，最终可以输出可调的电流脉冲。电流脉冲的幅值要求达到60 A以上，每一个电流脉冲之间的时间间隔为6 ms。

因为雷电流浪涌波形近似于指数上升和下降规律的单脉冲性质，Bruce 和 Godle[5]归纳雷电流波形双指数函数：

f(t)=I0k(e-αt-eβt)

(1)

式中，I0为电流脉冲幅值；α为波前衰减系数；β为尾衰减系数；k为波形矫正系数。同样，电压脉冲波形可以表示为：

(2)

式中，U0为电压脉冲幅值；……