高功率微波脉冲对微带电路的影响

1．2 HPM对电容的影响
图4反映了高功率微波脉冲对电容电压产生的影响。由图可见，照射波电场强度越大，对电容两端电压的影响越大。与图3比较可以看出，外界照射波对电容的影响要比对电阻的影响小很多。

1．3 HPM对电感的影响
图5反映了高功率微波脉冲对电感电压产生的影响。从图中可以看出，照射波电场强度越大，对电感两端电压的影响越大。且在电阻、电容、电感这三者中，电感受外界照射波的影响最大。

1．4 HPM对二极管的影响
二极管是对高电平瞬时脉冲最为敏感的电子元器件之一。p-n结在雪崩击穿时，有大量的能量在结的附近耗散。热从功率耗散区的扩散并不多，而是在器件内部形成很大的温度梯度。与器件结相接的局部区域，温度可达器件材料的熔点，这样，结最终会短路。这种现象称之为热二次击穿失效。半导体器件在受到外界高功率微波脉冲照射时，只有当脉冲功率达到一定的阈值才可能使二极管等半导体器件发生二次击穿，如果功率低于此阈值，虽然半导体器件会受到影响，但是还能恢复到正常的工作状态。以下以二极管为例，通过仿真来说明高功率微波脉冲对p-n结的影响。
如图1所示，微带线导带宽2．43 mm，长84．66 mm，介质层高0．795 mm，介质介电常数εr=2．2。整个计算空间区域变为256△x×56△y×30△z，平面波区域大小为240△z×40△y×14△z，各方向空间步长为：△x=0．423 3 mm，△y=0．404 6 mm，△z=0．265 mm，时间步长△t=0．441 ps，采用二阶Mur吸收边界条件。Us=10sin(2πft)，f=500 MHz。二极管反向饱和电流Is=10-6A，热力学温度T=300 K。
图6反映了二极管两端电压受高功率脉冲照射时随时间变化的情况。从图中可以看出，当脉冲功率达到一定值时，二极管的正常工作将受到很大的影响，但当脉冲过后其功能又能恢复。当脉冲功率进一步增大时，二极管将会被二次击穿，其正常功能不能再恢复。

2 屏蔽盒对微带电路的保护作用
在现在的战场环境下，必须对电子电路进行一定的保护，屏蔽即是一种比较常用的保护方法。以下通过例子说明屏蔽盒对简单微带电路的保护作用。
由于屏蔽盒的引进，整个计算空间区域变为102△x×76△y×54△z，平面波区域大小为86△x×60△y×38△z，屏蔽盒大小为70△x×50△y×28△z。在实际设备中，屏蔽盒不可能完全封闭，总会存在通风窗等孔缝，因此本模型为更接近实际情况，在屏蔽盒正面开有一条25△y×4△z的小缝，微带电路位于整个区域中央。照射脉冲电场强度为10 kV／m。
图7为平面波照射被屏蔽的微波电路时的情形，图中纵坐标为电场分量，单位V／m；两横坐标分别为仿真空间所占的尺寸格数。

2．1 电阻
由图8可以看出，有无屏蔽盒对仿真结果的影响是很大的，在没有屏蔽盒的情况下，电阻电压在外界高功率脉冲的照射下变化很大；而当有屏蔽盒时，外界高功率脉冲的照射对电阻两端电压的影响很小，几乎可以忽略。