溫定娥，喻菁，魏東，方重華

（1．電磁兼容性國防科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北武漢430064;2．安捷倫科技有限公司，北京 100022）

0 引言

隨著微電子技術(shù)迅速發(fā)展，超大規(guī)模集成電路廣泛應(yīng)用，電子系統(tǒng)在性能提高的同時，對電磁脈沖也更加敏感。復(fù)雜的電磁環(huán)境使系統(tǒng)工作的可靠性和安全性受到嚴(yán)重威脅，其中強(qiáng)電磁脈沖對系統(tǒng)的影響尤為嚴(yán)重，系統(tǒng)的易損性分析日益受到重視。國內(nèi)對于系統(tǒng)或組件在電磁輻射或電磁脈沖作用下的效應(yīng)研究主要集中在實(shí)驗(yàn)研究［1－2］，如通過多次實(shí)驗(yàn)獲得器件的失效或損傷閾值，研究對象大多是計算機(jī)機(jī)箱等［3－4］，對系統(tǒng)內(nèi)關(guān)鍵器件的電路仿真分析還比較少。本文利用ADS軟件的行為級仿真功能開展接收機(jī)典型前置放大器電路電磁脈沖響應(yīng)、耦合的仿真分析研究。

1 前置放大器電路注入脈沖信號后的輸出特性

圖1所示為1個典型的前置低噪聲放大器電路［5］，放大器采用晶體管，電路的輸入端與含內(nèi)阻的10 mV正弦電壓源連接。電路仿真采用ADS軟件。圖2為輸入端的電壓波形。圖3為經(jīng)過電路放大后的輸出端電壓波形。放大器將輸入端電壓從約5 mV放大到30 mV左右。

為了分析電路在注入脈沖后的響應(yīng)，在電路放大器晶體管的輸入端并聯(lián)1個脈沖源，如圖4所示。圖5為注入的矩形脈沖信號波形，脈沖注入時間延遲50 ns，上升沿為1 ns，脈寬為3 ns，下降沿為1 ns，振幅為1 V。圖6所示為矩形脈沖注入后電路的輸出端電壓波形。圖7為注入的高斯脈沖信號波形。圖8所示為高斯脈沖注入后電路的輸出端電壓波形。

2 前置放大器電路的脈沖耦合特性

電磁脈沖可通過孔縫耦合等方式鉆進(jìn)系統(tǒng)，導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)的電子器件暫時失效或永久損壞。為了分析電磁脈沖通過耦合方式對電路的影響，在放大器晶體管輸入端加入并聯(lián)的微帶線，電路圖如圖9所示。脈沖源為圖5所示的矩形脈沖時，通過微帶線耦合后電路輸出端的電壓波形如圖10所示。脈沖源為圖7所示的高斯脈沖時，通過微帶線耦合后電路輸出端的電壓波形如圖11所示。

比較圖6與圖10、圖8與圖11可以看出，脈沖通過注入和微帶線耦合2種方式作用于電路時，對輸出端的影響注入方式要大，在脈沖作用期間輸出端的電壓波形均出現(xiàn)了畸變。

3 結(jié)語

本文以接收機(jī)關(guān)鍵器件——前置放大器為研究對象，仿真分析了其典型電路結(jié)構(gòu)對不同脈沖信號的響應(yīng)特性。應(yīng)用理論分析、軟件仿真、數(shù)值模擬［6］等方法獲得器件失效閾值隨電磁脈沖參數(shù)的變化關(guān)系，分析器件失效模式和失效機(jī)理，對于提高綜合電子系統(tǒng)在復(fù)雜電磁環(huán)境中的生存能力，具有重要意義。本文將進(jìn)一步開展典型接收機(jī)前置放大器的失效分析和實(shí)驗(yàn)研究。

［1］高成，周璧華，石立華，陳彬，李炎新．微型計算機(jī)在脈沖磁場作用下的效應(yīng)試驗(yàn)［J］．強(qiáng)激光與粒子束，2004，16 （2）:205－208．

GAO Cheng，ZHOUBi-hua，etal．Effectsofpulsed magnetic field on personal computers［J］．High Power Laser and Particle Beams，2004，16（2）:205－208．

［2］劉長軍，閏麗萍，范如東，羅俊，蒲天樂．L波段微波脈沖對微型計算機(jī)的輻照效應(yīng)實(shí)驗(yàn)［J］．強(qiáng)激光與粒子束，2007，19（9）:1580－1584．

LIU Chang-jun，YAN Li-ping，et al．Radiation effects of microwave pulses in L band on personal computer［J］．High Power Laser and Particle Beams，2007，19（9）:1580－1584．

［3］陳偉華，張厚，王劍，楊宇軍．電磁脈沖對計算機(jī)機(jī)箱的耦合效應(yīng)［J］．工程設(shè)計學(xué)報，2007，14（5）:409－413．

CHEN Wei-hua，ZHANG Hou，et al．Research on coupling effect of electromagnetic pulse and computer box［J］．Journal of Engineering Design，2007，14（5）:409－413．

［4］廖成，楊丹，方劍．不同極化方向電磁脈沖作用于計算機(jī)機(jī)箱的效應(yīng)分析［J］．微波學(xué)報，2007，23（4）:28－31．

LIAO Cheng，YANG Dan，et al．Numerical analysis for EMP having different polarization direction coupling to a computer case［J］．Journal of Microwaves，2007，23（4）:28－31．

［5］陳艷華，李朝暉，夏瑋．ADS應(yīng)用詳解—射頻電路設(shè)計與仿真［M］．北京:人民郵電出版社，2008．

CHEN Yan-hua，LI Zhao-hui，XIA Wei．ADS application details-design and simulation of RF circuit［M］．Beijing Posts＆Telecom Press，2008．

［6］羅根新，方向，高振儒．地雷電引火頭的高功率微波效應(yīng)研究［J］．解放軍理工大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2003，4 （1）:79－81．

LUO Gen-xin，F(xiàn)ANG Xiang，GAO Zhen-ru．Research on high power microwave effects on mine igniters［J］．Journal of PLA University of Science and Technology，2003，4（1） 79－81．