双级PIN限幅器的微波脉冲响应机理及规律

基于双级限幅器中两个PIN二极管的多物理场仿真模型与限幅器中其他电路元器件的SPICE模型,搭建了Si基双级PIN限幅器的场路协同仿真模型,利用这一模型对微波脉冲作用下限幅器中两级PIN二极管的温度响应特性进行了仿真.在此基础上对限幅器在不同频率、幅值微波脉冲信号作用下内部发生熔化现象所需的时间与能量进行了仿真,并对这一过程进行了机理分析与响应特性规律总结.仿真结果表明,当限幅器中第一级PIN二极管内部最高温度已达到材料熔点时,第二级PIN二极管的温度变化幅度较小.限幅器内部发生熔化现象所消耗的时间与能量随信号幅值、频率的变化呈现出规律性关系,发生熔化现象所需的时间随信号幅值或频率的提升而减小;发生熔化现象所需的能量随频率的提升而降低,随幅值的变化存在极大值点;限幅器的响应特性对信号参数表现出了不同的敏感性.

微波脉冲对导航接收机跟踪环路载噪比的影响

为了明确微波脉冲对导航接收机的最佳干扰参数,通过对微波脉冲干扰下导航接收机跟踪环路相关处理的理论分析,根据微波脉冲谱线、扩频码谱线以及相干积分时间三者之间的关系,提出一种微波脉冲干扰分类方法,推导了不同参数微波脉冲干扰下相关输出功率和载噪比,并进行了试验验证。理论分析与试验结果表明,当微波脉冲宽度大于等于扩频码周期且小于相干积分时间时,进入相干积分器带宽内的多条微波脉冲谱线干扰某一条扩频码谱线,该微波脉冲参数对导航接收机的干扰效果最佳,且优于连续波干扰;随着干扰谱线数量增多,跟踪环路相关输出功率值增加,载噪比减小,干扰效果增强。

微波脉冲技术在废钢车定位系统的应用与研究

目前废钢车定位系统主要依靠限位开关控制减速及停车位置,其故障率高。分析现有废钢车检测定位技术,提出一种基于微波脉冲技术的检测定位系统,并阐述其在废钢车检测定位系统中的应用及部署方式。该系统具有抗干扰能力强、传输测量速度快、加密性好、穿透能力强等功能特点,为冶金系统地面有轨运输车辆检测定位领域提供了一个新的技术手段。

PIN限幅器微波脉冲热损伤温度特性

分析了微波对PIN限幅器的热损伤机理,基于器件物理模拟分析法,利用Sentaurus-TCAD仿真器建立了器件微波热效应模型,研究了频率为5.3,7.5,9.4GHz的微波信号作用下,器件损伤过程中温度瞬态变化规律和瞬态温度分布规律。结果表明:PIN限幅器尖峰泄露阶段器件温度上升较快;稳态限幅后温度上升缓慢;临近热击穿状态,器件进入热电失控状态,峰值温度快速上升,最终器件因温度过高烧毁;PIN二极管中的I区或P区与I区之间的结边缘处,较容易烧毁。对PIN限幅器进行大功率微波注入实验,器件损伤实验结果与数值模拟结果吻合较好。

L波段微波脉冲对微型计算机的辐照效应实验

在L波段使用1.3 GHz载波频率的微波脉冲辐照微型计算机主板,通过改变脉冲宽度、重复频率和脉冲串长度等参数,实验研究了微波脉冲辐照导致微型计算机失去响应的功率阈值的变化规律,讨论了L波段微波脉冲辐射的积累效应。实验结果表明:当微波脉冲宽度增加时,微波功率阈值下降;当微波脉冲重复频率升高时,微波功率阈值呈下降趋势;在固定重复频率的条件下,微波脉冲数目的增加也会导致微波功率阈值的下降;微波脉冲功率阈值始终小于连续波微波的功率阈值。当微波脉冲间隔时间较长或者脉冲宽度较宽时,微波功率阈值由单个微波脉冲的参数确定,与脉冲重复频率没有明显关系。利用假设的微波脉冲辐射积累效应,可以定性解释和分析微波脉冲辐照微型计算机实验中功率阈值变化的趋势。

微波脉冲孔缝线性耦合的数值与实验研究

本文讨论了微波脉冲与孔缝耦合在电磁兼容研究中的重要性,并用实验方法和数值模拟方法研究了微波脉冲与腔体上孔缝的线性耦合过程,给出了部分数值模拟结果和初步的实验结果.分析了耦合对入射波载频、入射场偏振方向和孔缝尺寸的依赖关系,得出了微波脉冲与孔缝耦合的共振效应和增强效应等规律,同时也给出了共振发生的条件.

脉冲宽度对PIN限幅器微波脉冲热效应的影响

通过数值求解半导体方程组仿真了高功率微波脉冲作用下的PIN二极管,研究了高功率微波脉冲的脉冲宽度对其烧毁的影响。发现脉冲宽度在ns至μs量级时,脉冲功率随脉冲宽度上升而下降,并且近似成反比。在此基础上,基于PIN二极管的Leenov模型和电路的戴维南定理对其机理进行了分析。在脉冲宽度由ns向μs量级变化中,器件热效应由绝热加热转为有热传导的加热;与此同时,其实际吸收功率由与入射功率成正比转为与入射功率开方成正比;此二者共同作用导致了脉冲宽度对烧毁影响。

微波脉冲窄缝耦合的数值模拟方法

本文应用一种近似方法，结合时域有限差分法，模拟了微波脉冲与腔体上有限厚度孔缝的线性耦合过程，给出了耦合场对入射波载频、入射场偏振方向、腔体壁电导率以及孔缝尺寸的依赖关系，得出了微波脉冲与孔缝耦合的共振效应和增强效应等规律。

高功率微波脉冲大气击穿及其对能量传输的影响

本文应用较宽范围的电子与大气中性分子相互作用参数研究了高功率微波脉冲的大气击穿 ;定义高功率微波脉冲的逃逸时间 ;分析传输能流密度与输入功率密度的关系。研究了大量参数对输出能量的影响。

微波脉冲与不同形状带矩形孔缝腔体耦合的数值模拟(英文)

利用时域有限差分法对微波脉冲与带矩形孔缝的矩形和圆柱形腔体两种系统的线性耦合过程进行了研究。首先用数值方法分析了耦合过程中的场增强现象、脉宽展开现象和腔体调制现象,并发现了耦合过程中微波脉冲存在频谱分离现象。当微波脉冲的电场与孔缝窄边平行时,借助耦合函数对两个系统内部耦合场的分布特性进行了研究,结果表明在与孔缝窄边垂直的平面内,越靠近腔体壁,耦合场越弱。此外,两种腔体内部的耦合场在腔体截面内均呈现准周期振荡分布,矩形腔体内部耦合场振荡的幅值较均匀,而圆柱形腔体内部耦合场幅值在其截面中心附近区域最大;除了孔缝附近区域外,圆柱腔体轴线两端的耦合场远大于矩形腔体相应的耦合场。最后,研究了孔缝耦合共振频率与孔缝尺寸的关系,结果表明系统耦合共振频率不只与孔缝尺寸有关,而是由孔缝尺寸和腔体形状及其对微波脉冲的反射特性共同决定。

微波脉冲与带缝嵌套腔体耦合的研究

为了解带缝腔体内耦合场分布特性,利用时域有限差分方法对微波脉冲与带缝嵌套矩形腔体系统(系统1)和带缝嵌套圆柱形腔体系统(系统2)的耦合过程进行了数值计算。计算表明两系统的外、内孔缝附近均存在场增强现象;两系统耦合过程存在相同的外孔缝耦合主脉冲、外孔缝场增强因子和脉宽展开现象,其内部腔体(Q2)中心点耦合场强峰值接近相等。相比各自的外部腔体(Q1)以及相同入射脉冲下的孔缝、同体积单层腔体内的耦合场强,两嵌套腔体的Q2内耦合场要弱。对两个系统的共振峰、共振频率点以及最大耦合函数曲线的研究结果表明,系统2在耦合过程中的腔体调制现象更明显,且在两种系统中,内孔缝使Q2内耦合波基于Q1内耦合波平均衰减约10 dB。

微波脉冲对硅基双极型晶体管的损伤特性

利用微波脉冲注入实验平台,对硅基双极型晶体管低噪声放大器进行了损伤效应实验。在微波脉冲对硅基双极型晶体管低噪声放大器损伤的失效分析中,当低噪声放大器增益下降大于10d B时,发现硅基双极型晶体管出现了永久损伤。通过对比测量硅基双极型晶体管损伤前后的电特性以及利用扫描电子显微镜观测损伤后晶体管的微观特性发现:硅基双极型晶体管被微波脉冲损伤后,基区的硅材料烧蚀导致发射结和集电结短路,不再具有PN结特性,导致器件失效。

L波段Si微波脉冲功率晶体管射频加速寿命试验

Si微波功率器件应用十分广泛,其可靠性直接影响使用设备的性能。以L波段Si微波脉冲功率晶体管为例,提出了一种基于Arrhenius模型的Si微波功率晶体管可靠性寿命评价方案。采用L波段Si微波脉冲功率晶体管在射频脉冲工作条件下(f=1.3GHz,Pin=40W,TW=150μs,D=10%)进行了壳温为200℃的高温加速老化试验,应用Arrhenius模型对试验结果进行了分析和计算。推导得出了L波段Si微波脉冲功率晶体管在室温(25℃)工作条件下的平均寿命为6.2×106h。

强微波脉冲在波导中传输的数值模拟

应用电子流体方程与麦克斯韦方程对强而短的电磁脉冲传输的物理过程进行了数值模拟。给出了不同压强条件下的击穿等离子体峰值电子密度、峰值电子流体能量、击穿的位置、电磁能的潜行（ｓｎｅａｋ－ｔｈｒｏｕｇｈ）时间及电磁能的透过量等特征参数。不但可以看到初始电子均匀分布情况下高功率微波（ＨＰＭ）脉冲的“尾蚀”（ｔａｉｌ－ｅｒｏｓｉｏｎ）现象，而且还发现初始电子高斯分布情况下ＨＰＭ脉冲的“分裂”（ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ）过程。分析了各种结果的物理原因。

高功率微波脉冲与目标耦合效应研究现状及发展趋势

高功率微波武器将成为信息化战争的重要作战装备。对高功率微波脉冲(High Power Microwave,HPM)与目标耦合的原理及研究方法进行了详细的分析,并对其研究现状与发展趋势进行了探讨。

利用超短光脉冲产生宽频带微波脉冲

本文讨论了高效率Ｂｌｕｍｌｅｉｎ型微带光导开关的频率特性及影响其频率特性的参数，指出这种光导开关具有产生大于１００ＧＨｚ微波脉冲的能力。最后给出了实验结果和讨论。

微波脉冲窄缝耦合的数值并行计算

采用时域有限差分方法 (FDTD)对微波脉冲与窄缝耦合过程进行了数值模拟计算 ,分析了数值模拟计算过程中的并行性 ,给出了相应的并行算法 .算法中采用消息合并和计算与通信重叠技术来减少通信量 .分析了算法的通信复杂性 ,给出了在Alpha工作站上的测试结果 .

高功率微波脉冲对微带电路的影响

随着微波技术的不断发展,各种高功率微波武器相继产生,这些武器不但能起到电磁干扰的作用,而且还能够把电磁能量集中在很窄的脉冲内,直接摧毁电子设备。另一方面,近年来,微带电路以其体积小,重量轻,耗能少,可靠性高等优点在微波领域显示出强大的生命力,但是高度集成化的微波电路易受小量微波能量的影响。微波能量能够通过各种渠道耦合进入系统壳体,对电子器件产生破坏性的效应,使其失效或功能下降。利用FDTD方法分析了高功率脉冲照射下的微波集总元件电压变化的情况,并比较了在有无屏蔽盒保护作用下的影响结果,为下一步研究高功率微波脉冲对复杂微波电路的影响奠定了理论基础。

建筑物对微波脉冲响应仿真与实验

建立了微波脉冲在建筑物内传播、反射及透射过程的3维仿真模型,提取了空间电场时域最大值进行统计分析。分析表明:不同入射角窄带调制方波脉冲激励下,场增强区域大小与微波通过窗户和门能直接照射到的区域大小呈正比,窗户的大小对建筑物内空间场强增强区域的大小有显著影响;同时在微波脉冲的传播方向上,窗沿后的区域场强幅值明显减小;脉冲宽度对建筑物内空间场强增强区域的大小及空间场强最大值影响很小;无上升下降沿的窄带调制方波脉冲激励下,空间电场叠加增强效应更强。测量了微波脉冲辐照下,建筑物内空间功率密度分布,验证了仿真结果。

微波脉冲对电容近炸引信腔体耦合特性分析

利用有限积分法仿真分析了微波脉冲对电容近炸引信腔体的耦合过程,分别分析了微波入射方向、电场极化方向和微波频率对引信腔体耦合特性的影响。结果表明:微波入射角度为30°、电场极化方向与弹轴夹角为30°时,耦合系数最大;引信探测电路位置处的微波场最强;随着微波频率增大,耦合系数存在明显减小的趋势,同时存在多个共振增强的频率点。分析表明,对于环状孔缝而言,其共振频率与矩形孔缝不同,且数值与环状孔缝的圆周长成反比。