基于UWB-EMP與衛(wèi)通接收天線(xiàn)的耦合特性研究.pdf

1、在2003年的美伊戰(zhàn)爭(zhēng)中，電磁脈沖(Electromagnetic Pulse，EMP)武器首次被大規(guī)模的在軍事中應(yīng)用，隨后電磁脈沖武器受到了世界各國(guó)的高度重視。電磁脈沖武器是利用其發(fā)射的高功率電磁脈沖來(lái)破壞/干擾電子系統(tǒng)的。超寬帶電磁脈沖(Ultra-Wide BandElectromagnetic Pulse，UWB-EMP)作為電磁脈沖武器的主要脈沖源之一，具有豐富的頻譜資源，它會(huì)對(duì)大部分的電子系統(tǒng)造成威脅，電磁脈沖能量進(jìn)入電子系

2、統(tǒng)的主要路徑有“前門(mén)”耦合和“后門(mén)”耦合兩種方式。衛(wèi)星通信作為目前主流的通信手段之一，天線(xiàn)作為主要的“前門(mén)”耦合通道，研究衛(wèi)星通信天線(xiàn)的超寬帶電磁脈沖耦合效應(yīng)顯得尤為重要。
　　 本論文針對(duì)超寬帶電磁脈沖對(duì)通信系統(tǒng)的危害問(wèn)題，研究了衛(wèi)星通信天線(xiàn)中Ku波段環(huán)焦天線(xiàn)與超寬帶電磁脈沖的耦合效應(yīng)。首先對(duì)超寬帶電磁脈沖進(jìn)行了分析，選取微分高斯脈沖作為超寬帶電磁脈沖源；然后設(shè)計(jì)了一個(gè)工作在2-14.5 GHz的超寬帶TEM喇叭天線(xiàn)作為超寬帶

3、電磁脈沖的發(fā)射天線(xiàn)；接著給出了被干擾的Ku波段衛(wèi)星通信系統(tǒng)中使用的天線(xiàn)--環(huán)焦天線(xiàn)的性能；最后根據(jù)天線(xiàn)系統(tǒng)的傳輸特性，分析了超寬帶電磁脈沖對(duì)環(huán)焦接收天線(xiàn)的時(shí)域和頻域響應(yīng)。
　　 研究表明：當(dāng)脈沖寬度為0.2 ns的單超寬帶電磁脈沖信號(hào)源沿環(huán)焦天線(xiàn)軸線(xiàn)入射，此時(shí)脈沖能量較小，必須很近(<0.1 m)的距離才會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成損傷，當(dāng)距離干擾脈沖距離環(huán)焦天線(xiàn)大于1，000 m時(shí)，天線(xiàn)耦合到的能量低于干擾閾值門(mén)限，脈沖不再對(duì)通信系統(tǒng)產(chǎn)生危害

4、；當(dāng)入射脈沖與環(huán)焦天線(xiàn)軸線(xiàn)呈一定夾角入射時(shí)，這時(shí)超寬帶電磁脈沖對(duì)天線(xiàn)的干擾將大大減小。當(dāng)脈沖為重復(fù)頻率10 kHz的超寬帶電磁脈沖沿天線(xiàn)軸線(xiàn)入射時(shí)，干擾距離小于500 m就會(huì)對(duì)電子系統(tǒng)硬件產(chǎn)生損傷，而干擾距離大于80，000 m時(shí)才不會(huì)對(duì)電子系統(tǒng)造成干擾；對(duì)于干擾電磁脈沖從其它角度入射時(shí)，損傷和干擾距離均會(huì)減小。通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析計(jì)算，以最易受擾/損傷的CMOS器件作為參考，最終總結(jié)出了在該脈沖干擾下對(duì)Ku波段環(huán)焦天線(xiàn)產(chǎn)生干擾/損傷的距離門(mén)限