射頻電路抗高功率微波關(guān)鍵技術(shù)研究

張勇

摘 要：隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展和科學技術(shù)水平的不斷提升，射頻電路抗高功率微波成為現(xiàn)代高科技領(lǐng)域中的重要技術(shù)手段。本文主要對高功率微波前門注入損傷、接收機前門通道抗毀傷等方面的問題進行分析，并在此基礎(chǔ)上就無源電路高功率應(yīng)用，談一下自己的觀點和認識，以供參考。

關(guān)鍵詞：射頻電路 高功率微波技術(shù) 研究

中圖分類號：TN7 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）09（b）-0101-01

高功率微波技術(shù)的電磁波能力，可以有效地集中在高頻段窄帶之中，而且其波長通常以毫米波、厘米波等為主，可對為采取嚴密保護措施的電子設(shè)備進行破壞或者干擾。

1 微波前門注入受損研究

實踐中可以看到，高功率微波對前門注入損傷效應(yīng)研究時，需進行理論建模分析研究，并且與實驗有機地結(jié)合起來，對高功率微波損傷效應(yīng)摳門小系統(tǒng)的評估和研究。

高功率微波前門注入實驗平臺由微波源、功率放大器、隔離器、定向耦合器、環(huán)形器、待測設(shè)備、測試設(shè)備以及連接電纜組成，如圖1所示。

（1）實驗儀器連接，前門注入平臺搭建操作；（2）測試實驗樣品小信號，然后獲得小信號參數(shù)特性、噪聲以及兩級漏極實際工作時的電壓值，并在此基礎(chǔ)上建立和完善小信號樣品參考數(shù)據(jù)庫；（3）優(yōu)化設(shè)置智能控制軟件平，主要包括注入信號起始電平、漏極電參考數(shù)值以及門限電壓值等；（4）采用15 min的脈沖功率對低噪聲放大器進行持續(xù)注入，并且利用軟件監(jiān)測兩級漏極電壓，并且對低噪聲放大器的實際輸出功率值進行詳細記錄；（5）如果軟件到達預(yù)設(shè)門限，那么功率輸出就會自動關(guān)閉，將低噪聲放大器拆下來；在此過程中，還要應(yīng)用噪聲分析設(shè)備、矢量網(wǎng)絡(luò)分析設(shè)備等，對低噪聲放大器增益和噪聲系數(shù)進行測量，并且以此來判定放大器損傷與否。如果未達到預(yù)設(shè)門限，而常溫條件下掉電放置后再測量噪聲和增益，此時觀測設(shè)備恢復(fù)與否；適當提升功率值，注入下一組功率；（6）拆卸設(shè)備，整理數(shù)據(jù)。整個實驗過程中，應(yīng)當注意以下事項：由于實驗過程中所選擇的樣品個體之間有所區(qū)別，因此在退化實驗初始階段，建議盡可能的將觸發(fā)門限設(shè)低一些，這樣可以更準確的捕獲噪聲退化閾值。

2 前門通道（接收機）抗損實驗

高功率微波而言，其能量耦合注入到通信設(shè)施時，載荷系統(tǒng)中的主要途徑可分為兩種，即前門、后門通道。當高功率微波經(jīng)前門接收天線到雷達接收機時，電磁脈沖的實際功率非常的強，而且可能會對雷達接收機中的相關(guān)電子元器件產(chǎn)生影響。實踐中，為防止干擾、損傷，前門通道需利用電磁加固防范威脅。在前門防護過程中，除需采取有效的措施來防止高功率損傷外，還要對系統(tǒng)性能的防護進行全面考慮；一方面要單獨從理論上對防護措施進行分析、進行測試工程實驗；另一方面還要與整機配套，有效測試高功率前門注入是否可靠，并且對高功率信號、環(huán)境等因素進行模擬，使之遭受高功率攻擊。在此過程中，為確保通信系統(tǒng)受HPM壓制時，可以正常建立通信鏈路，建議設(shè)計抗HPM雙通道限幅接收模塊；通過前門PIN二極管限幅器防護設(shè)計，與微帶雙工器有效地結(jié)合起來，設(shè)計一個插損低、尺寸小以及高隔離度和限幅功能強的雙工器。通過仿真、測試發(fā)現(xiàn)，雙通道限幅接收模塊抵抗HPM壓制、確保通信鏈路建立的效果非常顯著。實際操作過程中，為進一步對前門抗高功率微波損傷措施研究，了解設(shè)備指標是否受到了影響、程度如何，還要對接收機前門通道抗損傷進行實驗，以此來保證所采取防護措施是否可靠?；谶@些因素考慮，可以設(shè)計一個功分比能夠達到正無窮的功分器，并且不等分操作非常的便捷，因具有接地電阻而適用于高功率應(yīng)用；對功分器電磁仿真操作以后，要對實物進行加工測試，測試結(jié)果與仿真效果之間相吻合。

3 無源電路

實踐中可以看到，雖然傳統(tǒng)的功分器功率容量比較大，而且可以有效應(yīng)用在高功率，但是對于不等分設(shè)計而言，需高阻抗線才能實現(xiàn)，這在一定程度上限制了加工、高功率的實際應(yīng)用。因此，筆者認為在傳統(tǒng)的功分器基礎(chǔ)上，可以有效應(yīng)用新型的片狀傳輸結(jié)構(gòu)，對高功率微帶功分器的寬帶化進行優(yōu)化設(shè)計；因片狀傳輸結(jié)構(gòu)與普通微帶線電場分布情況存在著一定的區(qū)別，所以可以采用彎曲傳輸路徑形式來實現(xiàn)功分器設(shè)計的小型。在該種結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，功分器自身的優(yōu)勢體現(xiàn)在無需高阻抗線就能進行準確的不等分功分比；無需考慮高阻抗線功率容量，并且在一定程度上還可以確保改進之后的系統(tǒng)能夠有效地應(yīng)用在高功率之中。通過電磁仿真、實物測試可知，功分器寬帶比原來增加了大約30%，而且尺寸也因此而減小了大約一半，從而有效地實現(xiàn)了不等分功分比之目的。

4 結(jié)語

總而言之，高功率微波技術(shù)及其效應(yīng)的研究，與工程建設(shè)尤其是高科技工程項目建設(shè)之間存在著密切的聯(lián)系，因高功率微波電力、電磁以及電熱效應(yīng)之間互相交錯，所以傳統(tǒng)的簡單數(shù)值模擬難以說明實際情況。本文主要從實驗方面，對射頻電路抗高功率微波技術(shù)問題進行了分析，而且將試驗、數(shù)值模擬之間有機地結(jié)合在一起，將成為未來的主流研究方向。

參考文獻

[1] 吳剛，張新剛，劉波.有孔矩形金屬腔體屏蔽效能的估算[J].強激光與粒子束，2011（3）.

[2] 柴常春，張冰，任興榮，等.集成Si基低噪聲放大器的注入損傷研究[J].西安電子大學學報，2010（5）.endprint

摘 要：隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展和科學技術(shù)水平的不斷提升，射頻電路抗高功率微波成為現(xiàn)代高科技領(lǐng)域中的重要技術(shù)手段。本文主要對高功率微波前門注入損傷、接收機前門通道抗毀傷等方面的問題進行分析，并在此基礎(chǔ)上就無源電路高功率應(yīng)用，談一下自己的觀點和認識，以供參考。

關(guān)鍵詞：射頻電路 高功率微波技術(shù) 研究

中圖分類號：TN7 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）09（b）-0101-01

高功率微波技術(shù)的電磁波能力，可以有效地集中在高頻段窄帶之中，而且其波長通常以毫米波、厘米波等為主，可對為采取嚴密保護措施的電子設(shè)備進行破壞或者干擾。

1 微波前門注入受損研究

實踐中可以看到，高功率微波對前門注入損傷效應(yīng)研究時，需進行理論建模分析研究，并且與實驗有機地結(jié)合起來，對高功率微波損傷效應(yīng)摳門小系統(tǒng)的評估和研究。

高功率微波前門注入實驗平臺由微波源、功率放大器、隔離器、定向耦合器、環(huán)形器、待測設(shè)備、測試設(shè)備以及連接電纜組成，如圖1所示。

（1）實驗儀器連接，前門注入平臺搭建操作；（2）測試實驗樣品小信號，然后獲得小信號參數(shù)特性、噪聲以及兩級漏極實際工作時的電壓值，并在此基礎(chǔ)上建立和完善小信號樣品參考數(shù)據(jù)庫；（3）優(yōu)化設(shè)置智能控制軟件平，主要包括注入信號起始電平、漏極電參考數(shù)值以及門限電壓值等；（4）采用15 min的脈沖功率對低噪聲放大器進行持續(xù)注入，并且利用軟件監(jiān)測兩級漏極電壓，并且對低噪聲放大器的實際輸出功率值進行詳細記錄；（5）如果軟件到達預(yù)設(shè)門限，那么功率輸出就會自動關(guān)閉，將低噪聲放大器拆下來；在此過程中，還要應(yīng)用噪聲分析設(shè)備、矢量網(wǎng)絡(luò)分析設(shè)備等，對低噪聲放大器增益和噪聲系數(shù)進行測量，并且以此來判定放大器損傷與否。如果未達到預(yù)設(shè)門限，而常溫條件下掉電放置后再測量噪聲和增益，此時觀測設(shè)備恢復(fù)與否；適當提升功率值，注入下一組功率；（6）拆卸設(shè)備，整理數(shù)據(jù)。整個實驗過程中，應(yīng)當注意以下事項：由于實驗過程中所選擇的樣品個體之間有所區(qū)別，因此在退化實驗初始階段，建議盡可能的將觸發(fā)門限設(shè)低一些，這樣可以更準確的捕獲噪聲退化閾值。

2 前門通道（接收機）抗損實驗

高功率微波而言，其能量耦合注入到通信設(shè)施時，載荷系統(tǒng)中的主要途徑可分為兩種，即前門、后門通道。當高功率微波經(jīng)前門接收天線到雷達接收機時，電磁脈沖的實際功率非常的強，而且可能會對雷達接收機中的相關(guān)電子元器件產(chǎn)生影響。實踐中，為防止干擾、損傷，前門通道需利用電磁加固防范威脅。在前門防護過程中，除需采取有效的措施來防止高功率損傷外，還要對系統(tǒng)性能的防護進行全面考慮；一方面要單獨從理論上對防護措施進行分析、進行測試工程實驗；另一方面還要與整機配套，有效測試高功率前門注入是否可靠，并且對高功率信號、環(huán)境等因素進行模擬，使之遭受高功率攻擊。在此過程中，為確保通信系統(tǒng)受HPM壓制時，可以正常建立通信鏈路，建議設(shè)計抗HPM雙通道限幅接收模塊；通過前門PIN二極管限幅器防護設(shè)計，與微帶雙工器有效地結(jié)合起來，設(shè)計一個插損低、尺寸小以及高隔離度和限幅功能強的雙工器。通過仿真、測試發(fā)現(xiàn)，雙通道限幅接收模塊抵抗HPM壓制、確保通信鏈路建立的效果非常顯著。實際操作過程中，為進一步對前門抗高功率微波損傷措施研究，了解設(shè)備指標是否受到了影響、程度如何，還要對接收機前門通道抗損傷進行實驗，以此來保證所采取防護措施是否可靠?；谶@些因素考慮，可以設(shè)計一個功分比能夠達到正無窮的功分器，并且不等分操作非常的便捷，因具有接地電阻而適用于高功率應(yīng)用；對功分器電磁仿真操作以后，要對實物進行加工測試，測試結(jié)果與仿真效果之間相吻合。

3 無源電路

實踐中可以看到，雖然傳統(tǒng)的功分器功率容量比較大，而且可以有效應(yīng)用在高功率，但是對于不等分設(shè)計而言，需高阻抗線才能實現(xiàn)，這在一定程度上限制了加工、高功率的實際應(yīng)用。因此，筆者認為在傳統(tǒng)的功分器基礎(chǔ)上，可以有效應(yīng)用新型的片狀傳輸結(jié)構(gòu)，對高功率微帶功分器的寬帶化進行優(yōu)化設(shè)計；因片狀傳輸結(jié)構(gòu)與普通微帶線電場分布情況存在著一定的區(qū)別，所以可以采用彎曲傳輸路徑形式來實現(xiàn)功分器設(shè)計的小型。在該種結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，功分器自身的優(yōu)勢體現(xiàn)在無需高阻抗線就能進行準確的不等分功分比；無需考慮高阻抗線功率容量，并且在一定程度上還可以確保改進之后的系統(tǒng)能夠有效地應(yīng)用在高功率之中。通過電磁仿真、實物測試可知，功分器寬帶比原來增加了大約30%，而且尺寸也因此而減小了大約一半，從而有效地實現(xiàn)了不等分功分比之目的。

4 結(jié)語

總而言之，高功率微波技術(shù)及其效應(yīng)的研究，與工程建設(shè)尤其是高科技工程項目建設(shè)之間存在著密切的聯(lián)系，因高功率微波電力、電磁以及電熱效應(yīng)之間互相交錯，所以傳統(tǒng)的簡單數(shù)值模擬難以說明實際情況。本文主要從實驗方面，對射頻電路抗高功率微波技術(shù)問題進行了分析，而且將試驗、數(shù)值模擬之間有機地結(jié)合在一起，將成為未來的主流研究方向。

參考文獻

[1] 吳剛，張新剛，劉波.有孔矩形金屬腔體屏蔽效能的估算[J].強激光與粒子束，2011（3）.

[2] 柴常春，張冰，任興榮，等.集成Si基低噪聲放大器的注入損傷研究[J].西安電子大學學報，2010（5）.endprint

摘 要：隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展和科學技術(shù)水平的不斷提升，射頻電路抗高功率微波成為現(xiàn)代高科技領(lǐng)域中的重要技術(shù)手段。本文主要對高功率微波前門注入損傷、接收機前門通道抗毀傷等方面的問題進行分析，并在此基礎(chǔ)上就無源電路高功率應(yīng)用，談一下自己的觀點和認識，以供參考。

關(guān)鍵詞：射頻電路 高功率微波技術(shù) 研究

中圖分類號：TN7 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）09（b）-0101-01

高功率微波技術(shù)的電磁波能力，可以有效地集中在高頻段窄帶之中，而且其波長通常以毫米波、厘米波等為主，可對為采取嚴密保護措施的電子設(shè)備進行破壞或者干擾。

1 微波前門注入受損研究

實踐中可以看到，高功率微波對前門注入損傷效應(yīng)研究時，需進行理論建模分析研究，并且與實驗有機地結(jié)合起來，對高功率微波損傷效應(yīng)摳門小系統(tǒng)的評估和研究。

高功率微波前門注入實驗平臺由微波源、功率放大器、隔離器、定向耦合器、環(huán)形器、待測設(shè)備、測試設(shè)備以及連接電纜組成，如圖1所示。

（1）實驗儀器連接，前門注入平臺搭建操作；（2）測試實驗樣品小信號，然后獲得小信號參數(shù)特性、噪聲以及兩級漏極實際工作時的電壓值，并在此基礎(chǔ)上建立和完善小信號樣品參考數(shù)據(jù)庫；（3）優(yōu)化設(shè)置智能控制軟件平，主要包括注入信號起始電平、漏極電參考數(shù)值以及門限電壓值等；（4）采用15 min的脈沖功率對低噪聲放大器進行持續(xù)注入，并且利用軟件監(jiān)測兩級漏極電壓，并且對低噪聲放大器的實際輸出功率值進行詳細記錄；（5）如果軟件到達預(yù)設(shè)門限，那么功率輸出就會自動關(guān)閉，將低噪聲放大器拆下來；在此過程中，還要應(yīng)用噪聲分析設(shè)備、矢量網(wǎng)絡(luò)分析設(shè)備等，對低噪聲放大器增益和噪聲系數(shù)進行測量，并且以此來判定放大器損傷與否。如果未達到預(yù)設(shè)門限，而常溫條件下掉電放置后再測量噪聲和增益，此時觀測設(shè)備恢復(fù)與否；適當提升功率值，注入下一組功率；（6）拆卸設(shè)備，整理數(shù)據(jù)。整個實驗過程中，應(yīng)當注意以下事項：由于實驗過程中所選擇的樣品個體之間有所區(qū)別，因此在退化實驗初始階段，建議盡可能的將觸發(fā)門限設(shè)低一些，這樣可以更準確的捕獲噪聲退化閾值。

2 前門通道（接收機）抗損實驗

高功率微波而言，其能量耦合注入到通信設(shè)施時，載荷系統(tǒng)中的主要途徑可分為兩種，即前門、后門通道。當高功率微波經(jīng)前門接收天線到雷達接收機時，電磁脈沖的實際功率非常的強，而且可能會對雷達接收機中的相關(guān)電子元器件產(chǎn)生影響。實踐中，為防止干擾、損傷，前門通道需利用電磁加固防范威脅。在前門防護過程中，除需采取有效的措施來防止高功率損傷外，還要對系統(tǒng)性能的防護進行全面考慮；一方面要單獨從理論上對防護措施進行分析、進行測試工程實驗；另一方面還要與整機配套，有效測試高功率前門注入是否可靠，并且對高功率信號、環(huán)境等因素進行模擬，使之遭受高功率攻擊。在此過程中，為確保通信系統(tǒng)受HPM壓制時，可以正常建立通信鏈路，建議設(shè)計抗HPM雙通道限幅接收模塊；通過前門PIN二極管限幅器防護設(shè)計，與微帶雙工器有效地結(jié)合起來，設(shè)計一個插損低、尺寸小以及高隔離度和限幅功能強的雙工器。通過仿真、測試發(fā)現(xiàn)，雙通道限幅接收模塊抵抗HPM壓制、確保通信鏈路建立的效果非常顯著。實際操作過程中，為進一步對前門抗高功率微波損傷措施研究，了解設(shè)備指標是否受到了影響、程度如何，還要對接收機前門通道抗損傷進行實驗，以此來保證所采取防護措施是否可靠?；谶@些因素考慮，可以設(shè)計一個功分比能夠達到正無窮的功分器，并且不等分操作非常的便捷，因具有接地電阻而適用于高功率應(yīng)用；對功分器電磁仿真操作以后，要對實物進行加工測試，測試結(jié)果與仿真效果之間相吻合。

3 無源電路

實踐中可以看到，雖然傳統(tǒng)的功分器功率容量比較大，而且可以有效應(yīng)用在高功率，但是對于不等分設(shè)計而言，需高阻抗線才能實現(xiàn)，這在一定程度上限制了加工、高功率的實際應(yīng)用。因此，筆者認為在傳統(tǒng)的功分器基礎(chǔ)上，可以有效應(yīng)用新型的片狀傳輸結(jié)構(gòu)，對高功率微帶功分器的寬帶化進行優(yōu)化設(shè)計；因片狀傳輸結(jié)構(gòu)與普通微帶線電場分布情況存在著一定的區(qū)別，所以可以采用彎曲傳輸路徑形式來實現(xiàn)功分器設(shè)計的小型。在該種結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，功分器自身的優(yōu)勢體現(xiàn)在無需高阻抗線就能進行準確的不等分功分比；無需考慮高阻抗線功率容量，并且在一定程度上還可以確保改進之后的系統(tǒng)能夠有效地應(yīng)用在高功率之中。通過電磁仿真、實物測試可知，功分器寬帶比原來增加了大約30%，而且尺寸也因此而減小了大約一半，從而有效地實現(xiàn)了不等分功分比之目的。

4 結(jié)語

總而言之，高功率微波技術(shù)及其效應(yīng)的研究，與工程建設(shè)尤其是高科技工程項目建設(shè)之間存在著密切的聯(lián)系，因高功率微波電力、電磁以及電熱效應(yīng)之間互相交錯，所以傳統(tǒng)的簡單數(shù)值模擬難以說明實際情況。本文主要從實驗方面，對射頻電路抗高功率微波技術(shù)問題進行了分析，而且將試驗、數(shù)值模擬之間有機地結(jié)合在一起，將成為未來的主流研究方向。

參考文獻

[1] 吳剛，張新剛，劉波.有孔矩形金屬腔體屏蔽效能的估算[J].強激光與粒子束，2011（3）.

[2] 柴常春，張冰，任興榮，等.集成Si基低噪聲放大器的注入損傷研究[J].西安電子大學學報，2010（5）.endprint