微波前端高功率微波效应-研究

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1、摘要摘要微波前端作为无线通信系统的一部分，是典型的高功率微波“前门”攻击对象。关于PIN限幅器和LNA器件级HPM效应研究较多，但针对部件级微波前端效应机理报道较少；了解和掌握微波前端部件级HPM效应物理机制与规律特性对于改进和提高微波前端电子系统的抗毁性具有重要意义。本论文主要开展包括PIN限幅器、低噪声放大器（LNA）在内的微波前端HPM效应理论与实验研究。首先，论文简要介绍了课题的研究背景和意义以及国内外研究现状；其次，根据课题注入效应实验需求，设计和制作了单级、多级PIN限幅器以及微波前端效应实验样品；再次，考虑在大功率微波脉冲作用下器

2、件自身功耗所导致的自加热效应，通过热-电类比的方法实现电热耦合电路模型建模，实现了统一商业软件模拟环境下电、热两个物理过程的耦合计算，由此建立了多级PIN限幅器以及包含PIN限幅器和LNA在内的微波前端电热耦合部件级效应电路模型，并进行了多种微波脉冲参数下的效应模拟计算；最后，搭建了L波段注入实验系统，开展效应实验研究，以验证模拟计算结果。模拟计算结果表明：微波脉冲功率和脉宽对结温升的影响最大，而频率和前沿参数对结温升影响甚小；随着功率和脉宽的增加，多级PIN限幅器前级厚的I层PIN二极管管比后级薄的I层PIN二极管结温升高，前级厚的I层PIN

3、二极管更容易损伤；多级PIN限幅器的损伤程度依赖于不同的组合脉冲形式，脉冲间隔越短，损伤程度越大；微波前端中前级PIN限幅器结温升规律同单独的PIN限幅器类似，达到相同结温升所需的功率和脉冲关系符合Wunsch-Bell规律；实测多级PIN限幅器输入输出特性和微波前端小信号3dB恢复时间与模拟计算结果基本一致，表明基于电热自洽耦合模型的电路模拟方法的有效性。关键词：微波前端，HPM效应，电热耦合，结温升，PIN限幅器IABSTRACTABSTRACTMicrowavefront-end,asapartofthewirelesscommunica

4、tionsystem,isatypicalHPM"frontdoor"target.ThestudyofHPMeffectonthedevice-levelPINlimiterandLNAismore,butlessreportedinthecomponent-levelmicrowavefront-end;Understandandgraspmicrowavefront-endcomponent-levelHPMeffectmechanismandregularitycharacteristicsisofgreatsignificancefo

5、rimprovingtheabilityofanti-destroyingofmicrowavefront-endelectronicsystem.ThisthesismainlycarriedoutHPMeffecttheoryandexperimentalresearchformicrowavefront-endwhichincludePINlimiterandlownoiseamplifier(LNA).Firstly,thepaperbrieflyintroducestheresearchbackgroundandsignificanc

6、e,andresearchsituationathomeandabroad;Secondly,accordingtothedemandoftheinjectioneffectexperiment,designandmanufacturetheexperimentalsamplesincludingthesingle-stagePINlimiterandmulti-stagePINlimiterandmicrowavefront-end;Thirdly,consideringtheself-heatingeffectofthedevicewhic

7、hcausedbytheactionofitselfpowerconsumptionbyhighpowermicrowavepulse,bymeansofthermoelectricityanalogymethod,modelingofelectro-thermalcoupledcircuitmodelisrealized,andauniformcommercialsoftwaresimulationenvironmentfortheelectro-thermalcouplingcalculationoftwophysicalprocessis

8、cometure,thusestablishcomponent-levelelectro-thermalcouplingeffectcircuitmo