高功率微波脈沖對微帶電路的影響
1.2 HPM對電容的影響
圖4反映了高功率微波脈沖對電容電壓產(chǎn)生的影響。由圖可見(jiàn),照射波電場(chǎng)強度越大,對電容兩端電壓的影響越大。與圖3比較可以看出,外界照射波對電容的影響要比對電阻的影響小很多。
1.3 HPM對電感的影響
圖5反映了高功率微波脈沖對電感電壓產(chǎn)生的影響。從圖中可以看出,照射波電場(chǎng)強度越大,對電感兩端電壓的影響越大。且在電阻、電容、電感這三者中,電感受外界照射波的影響最大。
1.4 HPM對二極管的影響
二極管是對高電平瞬時(shí)脈沖最為敏感的電子元器件之一。p-n結在雪崩擊穿時(shí),有大量的能量在結的附近耗散。熱從功率耗散區的擴散并不多,而是在器件內部形成很大的溫度梯度。與器件結相接的局部區域,溫度可達器件材料的熔點(diǎn),這樣,結最終會(huì )短路。這種現象稱(chēng)之為熱二次擊穿失效。半導體器件在受到外界高功率微波脈沖照射時(shí),只有當脈沖功率達到一定的閾值才可能使二極管等半導體器件發(fā)生二次擊穿,如果功率低于此閾值,雖然半導體器件會(huì )受到影響,但是還能恢復到正常的工作狀態(tài)。以下以二極管為例,通過(guò)仿真來(lái)說(shuō)明高功率微波脈沖對p-n結的影響。
如圖1所示,微帶線(xiàn)導帶寬2.43 mm,長(cháng)84.66 mm,介質(zhì)層高0.795 mm,介質(zhì)介電常數εr=2.2。整個(gè)計算空間區域變?yōu)?56△x×56△y×30△z,平面波區域大小為240△z×40△y×14△z,各方向空間步長(cháng)為:△x=0.423 3 mm,△y=0.404 6 mm,△z=0.265 mm,時(shí)間步長(cháng)△t=0.441 ps,采用二階Mur吸收邊界條件。Us=10sin(2πft),f=500 MHz。二極管反向飽和電流Is=10-6A,熱力學(xué)溫度T=300 K。
圖6反映了二極管兩端電壓受高功率脈沖照射時(shí)隨時(shí)間變化的情況。從圖中可以看出,當脈沖功率達到一定值時(shí),二極管的正常工作將受到很大的影響,但當脈沖過(guò)后其功能又能恢復。當脈沖功率進(jìn)一步增大時(shí),二極管將會(huì )被二次擊穿,其正常功能不能再恢復。
2 屏蔽盒對微帶電路的保護作用
在現在的戰場(chǎng)環(huán)境下,必須對電子電路進(jìn)行一定的保護,屏蔽即是一種比較常用的保護方法。以下通過(guò)例子說(shuō)明屏蔽盒對簡(jiǎn)單微帶電路的保護作用。
由于屏蔽盒的引進(jìn),整個(gè)計算空間區域變?yōu)?02△x×76△y×54△z,平面波區域大小為86△x×60△y×38△z,屏蔽盒大小為70△x×50△y×28△z。在實(shí)際設備中,屏蔽盒不可能完全封閉,總會(huì )存在通風(fēng)窗等孔縫,因此本模型為更接近實(shí)際情況,在屏蔽盒正面開(kāi)有一條25△y×4△z的小縫,微帶電路位于整個(gè)區域中央。照射脈沖電場(chǎng)強度為10 kV/m。
圖7為平面波照射被屏蔽的微波電路時(shí)的情形,圖中縱坐標為電場(chǎng)分量,單位V/m;兩橫坐標分別為仿真空間所占的尺寸格數。
2.1 電阻
由圖8可以看出,有無(wú)屏蔽盒對仿真結果的影響是很大的,在沒(méi)有屏蔽盒的情況下,電阻電壓在外界高功率脈沖的照射下變化很大;而當有屏蔽盒時(shí),外界高功率脈沖的照射對電阻兩端電壓的影響很小,幾乎可以忽略。
DIY機械鍵盤(pán)相關(guān)社區:機械鍵盤(pán)DIY
帶通濾波器相關(guān)文章:帶通濾波器設計
評論