高功率微波效應(yīng)機(jī)理理論與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、電子科技大學(xué)博士學(xué)位論文高功率微波效應(yīng)機(jī)理理論與實(shí)驗(yàn)研究姓名：汪海洋申請學(xué)位級(jí)別：博士專業(yè)：物理電子學(xué)指導(dǎo)教師：李家胤20100108摘要脈寬：典型值為1郵；調(diào)制方式：可在脈寬內(nèi)采用不同調(diào)制信號(hào)；輸出最大功率：100kW，減少輸入可降低輸出功率，但波形、脈寬相應(yīng)變化；功率密度：大于lW／cm2(轉(zhuǎn)臺(tái)位置，輸入功率大于100kW)，更小的EUT尺寸可獲得更高功率密度。在此系統(tǒng)上開展了計(jì)算機(jī)微波波形敏感度規(guī)律實(shí)驗(yàn)研究，獲得了一些有參考價(jià)值效

2、應(yīng)機(jī)理總結(jié)。通過效應(yīng)源的擴(kuò)展，該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)還可完成如雷電脈沖、核電脈沖及UWB脈沖環(huán)境輻射環(huán)境模擬功能；針對器件級(jí)效應(yīng)機(jī)理實(shí)驗(yàn)所建立的動(dòng)態(tài)在線效應(yīng)注入實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)則在相應(yīng)各章節(jié)分別敘述。論文第四和第五章分別開展了典型雷達(dá)前端保護(hù)器件PIN限幅器和以CMOS反相器為代表的單元數(shù)字電路在器件等效電路層次上的效應(yīng)機(jī)理理論模擬與實(shí)驗(yàn)研究。論文建立了PIN限幅器和CMOS數(shù)字電路單元器件反相器HPM效應(yīng)SPICE模擬電路模型，該電路模型可較好定性反映器

3、件在高功率微波作用下的內(nèi)在物理響應(yīng)過程，效應(yīng)模擬結(jié)果及其所反映的機(jī)理規(guī)律與注入實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)基本一致，表明了這種基于SPICE電路微波效應(yīng)模擬研究方法的有效性。論文通過大量模擬計(jì)算和注入實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)對比分析獲得了一些有指導(dǎo)意義的、符合效應(yīng)閾值實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)規(guī)律的效應(yīng)機(jī)理規(guī)律總結(jié)，給出了比較合理的效應(yīng)機(jī)理規(guī)律物理層面解釋，對進(jìn)一步開展HPM防護(hù)研究工作具有重要參考。通過對PIN限幅器效應(yīng)模擬與實(shí)驗(yàn)研究，給出了限幅器重要物理特性尖峰泄漏功率、脈寬、

4、前沿等機(jī)理規(guī)律總結(jié)，其次提出并通過注入實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了PIN限幅器的高重頻損傷機(jī)理，從瞬態(tài)阻抗變化過程給出了其高重頻損傷物理解釋；CMOS反相器研究顯示，其擾亂／翻轉(zhuǎn)閾值頻率規(guī)律整體大致遵從廠2規(guī)律，即微波脈沖頻率越高，效應(yīng)閾值越大；注入微波脈沖頻率高于C波段以后，擾亂功率閾值有明顯較大上升；部分反相器擾亂(閂鎖效應(yīng))具有能量閾值特點(diǎn)，即所需微波脈沖功率越與注入微波脈寬基本成反比，但在脈寬內(nèi)能量基本一致。論文第六章系統(tǒng)地開展了RF前端鏈路“前

5、門一帶外效應(yīng)可能性探討研究。通過對開口波導(dǎo)天線、帶通濾波器的帶外模擬計(jì)算與實(shí)驗(yàn)研究，顯示RF前端接收鏈路存在這種“前門“帶外HPM耦合較強(qiáng)薄弱環(huán)節(jié)，部分帶外頻段功率耦合系數(shù)總體與帶內(nèi)相當(dāng)。因此傳統(tǒng)電磁兼容思路通過合理分配電磁頻譜來防止電子系統(tǒng)間通道干擾技術(shù)途徑需要改進(jìn)，必須考慮到可能的帶外效應(yīng)，且?guī)忸l段應(yīng)包括至毫米波段。最后，論文第七章在效應(yīng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)功能擴(kuò)展方面作了一些模擬設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)研究工作。首先使用三維全波電磁模擬商業(yè)軟件進(jìn)行了某寬