射频前端快上升沿电磁脉冲防护电路仿真分析

针对强电磁脉冲极易通过射频前端进入电子设备内部对敏感电子器件造成伤害的问题,设计了一款工作于C波段的射频前端快上升沿电磁脉冲防护电路。电路采用PIN二极管级联的方式构建四级防护电路,同时引入高通滤波器抑制工作频段以下信号,防止其对设备造成干扰。仿真结果表明,通过控制PIN二极管的偏置电压和电流,可实现对电磁脉冲的快速响应;经过逐级削减输入功率,可有效降低尖峰泄漏;在工作频段内,防护电路可将4 kV的快沿方波脉冲限制在2 V以下,其响应时间小于1 ns,插入损耗小于0.146 dB,驻波比小于1.413,回波损耗小于-15.329 dB,且可有效降低尖峰泄漏,对工作在C波段的卫星电视地面通信设备抵御强电磁脉冲的侵扰具有较好的效果。

瞬态电压抑制器在快上升沿电磁脉冲作用下的瞬态响应

为了研究瞬态电压抑制器(TVS)对快上升沿电磁脉冲的响应,基于传输线脉冲(TLP)测试理论,建立了由高频脉冲发生器、同轴电缆、专用测试夹具、30dB脉冲衰减器和高性能的数字存储示波器等组成的测试系统。参考时域传输(TDT)TLP测试方法,利用该测试系统,对典型双极TVS器件在快上升沿电磁脉冲作用下的电流特性和电压特性进行了研究,并对试验数据进行了拟合分析。结果表明,TVS器件的箝位电压、峰值电流等参数均随着测试电压的增大而增大,且与测试电压呈线性关系;而由箝位电压决定的箝位响应时间受测试电压的影响较小。经对比分析实验结果得出,对快沿电磁脉冲,采用固定响应时间下的箝位电压来衡量TVS器件的防护性能是较为合理的。

快上升沿电磁脉冲作用下PIN二极管中的电流过冲现象

为了研究瞬态电磁脉冲对PIN二极管的干扰,利用基于扩散漂移模型的基本半导体方程,采用半导体器件一维瞬态数值仿真的方法,对快上升沿阶跃电磁脉冲作用下PIN二极管中的电流密度和电荷密度分布的变化进行了研究,分别观察了正反偏电压脉冲作用下过冲电流的产生过程并进行了分析。分析表明,过冲电流是和PIN二极管在高频下的容性表现相关的,无论是在正电压还是负电压情况下,脉冲上升沿时间越短、初始正偏压越高,则过冲电流密度的峰值越高。

装有电路板孔阵矩形腔对快上升前沿电磁脉冲的屏蔽效能

介绍了快上升前沿电磁脉冲的特性,用传输线法分析了孔阵矩形腔屏蔽效能的基本原理。将基本公式作进一步修正,使其能计算矩形腔内装有印刷电路板(PCB)的情形。对修正的传输线模型计算公式进行了扩展,使之能计算任意极化方向时的情况。计算和仿真结果表明:当频率低于主谐振频率时,测量点离孔阵越近,屏蔽效能越差,同时低频段的屏蔽效能比高频段的要好;孔阵的屏蔽效能比相同面积单孔的要好;装有PCB腔体的屏蔽效能比空腔的要好,这在谐振区域内尤为突出;PCB板尺寸越大,屏蔽效能越好;屏蔽效能随极化角度的递增而增加;屏蔽体越小,屏蔽效果越好。

基于PIN二极管的快上升沿电磁脉冲防护模块设计与研究

为了研究PIN二极管对快上升沿电磁脉冲的响应,基于PIN二极管时域等效电路模型,仿真研究了PIN二极管电路在快上升沿电磁脉冲作用下的瞬态电压特性。以集总参数巴特沃斯低通滤波器电路为原型,通过拟合二极管寄生参数值,结合键合金丝电感参数,设计了一款基于PIN二极管的快上升沿电磁脉冲防护电路模块,并对防护电路模块的快上升沿电磁脉冲防护性能进行了测试。结果表明:在1～250 MHz短波、超短波频段内,防护模块的插损小于0. 38 d B;当输入方波脉冲为4 000 V时,限幅响应时间小于2 ns,输出电平小于30 V,满足快上升沿电磁脉冲的防护要求。