基于壓控導電的電磁防護罩的設計方案（二）

3 實驗研究

以喇叭天線作為防護對象，選用BAP63 型號PIN二極管，FR4覆銅襯底，1 mm寬金屬引線，制作防護罩A(3 mm間距)、防護罩B(5 mm間距)。防護罩實物照片及實驗配置如圖7所示。防護罩緊貼喇叭口面放置，喇叭天線為垂直極化。

采用基于矢量網絡分析儀的收發(fā)天線測試方案。

外加直流偏置電壓控制PIN二極管的開斷，模擬強電磁脈沖作用時防護罩的狀態(tài)，并測量其插入損耗IL 及隔離度I.實驗設置如圖8所示。直流電源斷開，PIN二極管未導通，防護罩處于高阻態(tài)，測量插入損耗IL;直流電源連通，PIN二極管導通，防護罩處于低阻態(tài)模式，測量隔離度I.

測試結果如圖9,圖10所示。圖中顯示不同狀態(tài)下天線發(fā)射與接收功率的比值隨頻率f 的變化情況。當f1.6 GHz 時，防護罩插入損耗滿足ILB18 dB,其中IB>46 dB( f=1.55 GHz);當f>2 GHz時，防護罩A,B 的防護性能趨于一致，曲線波動對應頻點基本相同，僅存在幅度上的微小差異。

PIN二極管的封裝電容和電感會影響其阻抗特性。

防護罩B 在屏蔽時，PIN 二極管陣列導通產生諧振，對強電磁脈沖的反射與吸收同時存在。防護罩B 網格尺寸較大，但有IB>IA( f2 GHz)。防護罩B 在透波時，存在寄生電容、電感，消除了純電容情況的大幅諧振，防護罩的透波性能得到改善，僅有部分頻點小幅諧振。

實測外加直流偏置后，二極管的正向導通壓降為0.8 V,導通電流為20 mA.由于高電平微波信號對二極管I 區(qū)電導率調制作用不如直流有效，強電磁脈沖輻照功率密度將大于上述數據。通過調節(jié)金屬網格尺寸、降低PIN 二極管限幅門限、提高PIN 功率容量等措施，可制作針對不同防護需求的防護罩。

4 結論

本文通過分析PIN二極管的壓控導電特性，結合金屬網格屏蔽理論，提出了電磁環(huán)境自適應防護罩的設計方案。之后對理想防護罩進行了仿真研究，分析了各因素對防護罩防護性能的影響;對防護罩進行實驗研究，從傳輸特性角度對其性能進行分析，實現了1.6 GHz以下頻段防護罩插入損耗小于2 dB;2 GHz以下頻段，隔離度大于18 dB.該電磁防護罩具有自適應、超寬帶等優(yōu)點。通過改善加工工藝、調整網格結構和選用理想器件，可實現對不同頻段、不同防護需求的裝備和系統(tǒng)的強電磁脈沖防護。