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生的影響。由圖可見，照射波電場強度越大，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生的影響。從圖中可以看出，照射波電場強度越大，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脈沖最為敏感的電子元器件之一。p-n結在雪崩擊穿時，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，這樣，結最終會短路。這種現象稱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，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生二次擊穿，如果功率低于此閾值，雖然半導體器件會受到影響，但是還能恢復到正常的工作狀態。以下以二極管為例，通過仿真來說明高功率微波脈沖對p-n結的影響。
如圖1所示，微帶線導帶寬2．43 mm，長84．66 mm，介質層高0．795 mm，介質介電常數εr=2．2。整個計算空間區域變為256△x×56△y×30△z，平面波區域大小為240△z×40△y×14△z，各方向空間步長為：△x=0．423 3 mm，△y=0．404 6 mm，△z=0．265 mm，時間步長△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隨時間變化的情況。從圖中可以看出，當脈沖功率達到一定值時，二極管的正常工作將受到很大的影響，但當脈沖過后其功能又能恢復。當脈沖功率進一步增大時，二極管將會被二次擊穿，其正常功能不能再恢復。

2 屏蔽盒對微帶電路的保護作用
在現在的戰場環境下，必須對電子電路進行一定的保護，屏蔽即是一種比較常用的保護方法。以下通過例子說明屏蔽盒對簡單微帶電路的保護作用。
由于屏蔽盒的引進，整個計算空間區域變為102△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。在實際設備中，屏蔽盒不可能完全封閉，總會存在通風窗等孔縫，因此本模型為更接近實際情況，在屏蔽盒正面開有一條25△y×4△z的小縫，微帶電路位于整個區域中央。照射脈沖電場強度為10 kV／m。
圖7為平面波照射被屏蔽的微波電路時的情形，圖中縱坐標為電場分量，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，有無屏蔽盒對仿真結果的影響是很大的，在沒有屏蔽盒的情況下，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，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。