高功率微波脉冲对微带电路的影响

0 引 言
所谓“高功率微波脉冲”是指微波的脉冲峰值率大于100 MW以上，频率在0．5～300 GHz之间的电磁脉冲。高功率微波(High Power Microwave，HPM)是随着脉冲功率技术的实用化而迅速发展起来的，而通信和电子战的应用需求以及近代微波理论的迅速发展也对它起到了推动作用。高功率微波主要应用在电子战中。众所周知，传统的电子战是利用电子干扰和电子欺骗来阻止或削弱敌人对电磁频谱的有效使用，而在新定义的电子战概念中，还包括使用定向能等摧毁性武器，即从以电磁信息为基础的“软杀伤”阶段到以电磁能量为基础的“硬杀伤”阶段，电子战的作战目标已不限于攻击敌方用于发射和接收辐射电磁波的电子装备和系统，而是通过直接攻击敌方人员、设施和装备，达到削弱、瓦解和摧毁敌方总体战斗力的目的。高功率微波武器是三大定向能武器之一，它与其他定向能武器相比有其独有的优点，不仅可以与雷达兼容构成一体化系统，实施低功率探测，跟踪目标，对目标进行干扰，还可以迅速提高功率，对目标实施硬杀伤摧毁，或者对敌目标的电子设备实施破坏，具有软硬杀伤兼备的特点，因此高功率微波武器在目前和未来电子战应用中是对付电子设备和武器系统的新一代电子战武器装备，它的出现是电子战技术发展的一次质的飞跃。根据高功率微波的应用特点，研究高功率微波脉冲对电子设备的影响具有重要意义。

1 高功率微波对集总元件的影响研究
集总元件是电子系统的基石，了解集总元件(尤其是半导体器件)的毁伤机理，进而研究高功率微波照射对整个系统的作用机理，是一个切合实际的思路，所以研究集总元件的毁伤机理是十分必要的。以下将通过实例说明高功率脉冲对各集总元件的影响。如图1所示，微带线导带宽0．75 mm，介质层高1 mm，介质介电常数εr=13．0，导电率σ=0。整个计算空间区域为86Ax×56△y×34△Az，平面波区域大小为70△z×40△y×18△z，各方向空间步长为：△x=0．25 mm，△y=△z=0．125 mm，时间步长△t=0．2 ps，采用二阶Mur吸收边界条件。微带线一端接激励源(电阻电压集总源)，另一端接负载。电压Us是幅度为1的高斯脉冲，脉冲宽度为1 000△t。图2为平面波照射微带电路图，图中纵坐标为电场分量，单位为V／m；两横坐标分别为仿真空间所占的尺寸格数。

1．1 HPM对电阻的影响
图3显示的是不同电场强度大小的高斯脉冲照射电阻时，电阻两端电压随时间步变化图。由图可见，照射波电场强度越大，在电阻上引起的电压变化幅度越大。