基于壓控導電的電磁防護罩的設計方案（二）

3 實(shí)驗研究

以喇叭天線(xiàn)作為防護對象，選用BAP63 型號PIN二極管，FR4覆銅襯底，1 mm寬金屬引線(xiàn)，制作防護罩A(3 mm間距)、防護罩B(5 mm間距)。防護罩實(shí)物照片及實(shí)驗配置如圖7所示。防護罩緊貼喇叭口面放置，喇叭天線(xiàn)為垂直極化。

采用基于矢量網(wǎng)絡(luò )分析儀的收發(fā)天線(xiàn)測試方案。

外加直流偏置電壓控制PIN二極管的開(kāi)斷，模擬強電磁脈沖作用時(shí)防護罩的狀態(tài)，并測量其插入損耗IL 及隔離度I.實(shí)驗設置如圖8所示。直流電源斷開(kāi)，PIN二極管未導通，防護罩處于高阻態(tài)，測量插入損耗IL;直流電源連通，PIN二極管導通，防護罩處于低阻態(tài)模式，測量隔離度I.

測試結果如圖9,圖10所示。圖中顯示不同狀態(tài)下天線(xiàn)發(fā)射與接收功率的比值隨頻率f 的變化情況。當f1.6 GHz 時(shí)，防護罩插入損耗滿(mǎn)足ILB18 dB,其中IB>46 dB( f=1.55 GHz);當f>2 GHz時(shí)，防護罩A,B 的防護性能趨于一致，曲線(xiàn)波動(dòng)對應頻點(diǎn)基本相同，僅存在幅度上的微小差異。

PIN二極管的封裝電容和電感會(huì )影響其阻抗特性。

防護罩B 在屏蔽時(shí)，PIN 二極管陣列導通產(chǎn)生諧振，對強電磁脈沖的反射與吸收同時(shí)存在。防護罩B 網(wǎng)格尺寸較大，但有IB>IA( f2 GHz)。防護罩B 在透波時(shí)，存在寄生電容、電感，消除了純電容情況的大幅諧振，防護罩的透波性能得到改善，僅有部分頻點(diǎn)小幅諧振。

實(shí)測外加直流偏置后，二極管的正向導通壓降為0.8 V,導通電流為20 mA.由于高電平微波信號對二極管I 區電導率調制作用不如直流有效，強電磁脈沖輻照功率密度將大于上述數據。通過(guò)調節金屬網(wǎng)格尺寸、降低PIN 二極管限幅門(mén)限、提高PIN 功率容量等措施，可制作針對不同防護需求的防護罩。

4 結論

本文通過(guò)分析PIN二極管的壓控導電特性，結合金屬網(wǎng)格屏蔽理論，提出了電磁環(huán)境自適應防護罩的設計方案。之后對理想防護罩進(jìn)行了仿真研究，分析了各因素對防護罩防護性能的影響;對防護罩進(jìn)行實(shí)驗研究，從傳輸特性角度對其性能進(jìn)行分析，實(shí)現了1.6 GHz以下頻段防護罩插入損耗小于2 dB;2 GHz以下頻段，隔離度大于18 dB.該電磁防護罩具有自適應、超寬帶等優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)改善加工工藝、調整網(wǎng)格結構和選用理想器件，可實(shí)現對不同頻段、不同防護需求的裝備和系統的強電磁脈沖防護。