高功率微波脈沖對微帶電路的影響

0 引 言
所謂“高功率微波脈沖”是指微波的脈沖峰值率大于100 MW以上，頻率在0．5～300 GHz之間的電磁脈沖。高功率微波(High Power Microwave，HPM)是隨著脈沖功率技術的實用化而迅速發(fā)展起來的，而通信和電子戰(zhàn)的應用需求以及近代微波理論的迅速發(fā)展也對它起到了推動作用。高功率微波主要應用在電子戰(zhàn)中。眾所周知，傳統(tǒng)的電子戰(zhàn)是利用電子干擾和電子欺騙來阻止或削弱敵人對電磁頻譜的有效使用，而在新定義的電子戰(zhàn)概念中，還包括使用定向能等摧毀性武器，即從以電磁信息為基礎的“軟殺傷”階段到以電磁能量為基礎的“硬殺傷”階段，電子戰(zhàn)的作戰(zhàn)目標已不限于攻擊敵方用于發(fā)射和接收輻射電磁波的電子裝備和系統(tǒng)，而是通過直接攻擊敵方人員、設施和裝備，達到削弱、瓦解和摧毀敵方總體戰(zhàn)斗力的目的。高功率微波武器是三大定向能武器之一，它與其他定向能武器相比有其獨有的優(yōu)點，不僅可以與雷達兼容構成一體化系統(tǒng)，實施低功率探測，跟蹤目標，對目標進行干擾，還可以迅速提高功率，對目標實施硬殺傷摧毀，或者對敵目標的電子設備實施破壞，具有軟硬殺傷兼?zhèn)涞奶攸c，因此高功率微波武器在目前和未來電子戰(zhàn)應用中是對付電子設備和武器系統(tǒng)的新一代電子戰(zhàn)武器裝備，它的出現(xiàn)是電子戰(zhàn)技術發(fā)展的一次質的飛躍。根據(jù)高功率微波的應用特點，研究高功率微波脈沖對電子設備的影響具有重要意義。

1 高功率微波對集總元件的影響研究
集總元件是電子系統(tǒng)的基石，了解集總元件(尤其是半導體器件)的毀傷機理，進而研究高功率微波照射對整個系統(tǒng)的作用機理，是一個切合實際的思路，所以研究集總元件的毀傷機理是十分必要的。以下將通過實例說明高功率脈沖對各集總元件的影響。如圖1所示，微帶線導帶寬0．75 mm，介質層高1 mm，介質介電常數(shù)εr=13．0，導電率σ=0。整個計算空間區(qū)域為86Ax×56△y×34△Az，平面波區(qū)域大小為70△z×40△y×18△z，各方向空間步長為：△x=0．25 mm，△y=△z=0．125 mm，時間步長△t=0．2 ps，采用二階Mur吸收邊界條件。微帶線一端接激勵源(電阻電壓集總源)，另一端接負載。電壓Us是幅度為1的高斯脈沖，脈沖寬度為1 000△t。圖2為平面波照射微帶電路圖，圖中縱坐標為電場分量，單位為V／m；兩橫坐標分別為仿真空間所占的尺寸格數(shù)。

1．1 HPM對電阻的影響
圖3顯示的是不同電場強度大小的高斯脈沖照射電阻時，電阻兩端電壓隨時間步變化圖。由圖可見，照射波電場強度越大，在電阻上引起的電壓變化幅度越大。