基于壓控導(dǎo)電的電磁防護(hù)罩的設(shè)計(jì)方案（二）

3 實(shí)驗(yàn)研究

以喇叭天線作為防護(hù)對(duì)象，選用BAP63 型號(hào)PIN二極管，F(xiàn)R4覆銅襯底，1 mm寬金屬引線，制作防護(hù)罩A(3 mm間距)、防護(hù)罩B(5 mm間距)。防護(hù)罩實(shí)物照片及實(shí)驗(yàn)配置如圖7所示。防護(hù)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(wǎng)絡(luò)分析儀的收發(fā)天線測(cè)試方案。

外加直流偏置電壓控制PIN二極管的開(kāi)斷，模擬強(qiáng)電磁脈沖作用時(shí)防護(hù)罩的狀態(tài)，并測(cè)量其插入損耗IL 及隔離度I.實(shí)驗(yàn)設(shè)置如圖8所示。直流電源斷開(kāi)，PIN二極管未導(dǎo)通，防護(hù)罩處于高阻態(tài)，測(cè)量插入損耗IL;直流電源連通，PIN二極管導(dǎo)通，防護(hù)罩處于低阻態(tài)模式，測(cè)量隔離度I.

測(cè)試結(jié)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(dāng)f1.6 GHz 時(shí)，防護(hù)罩插入損耗滿足ILB18 dB,其中IB>46 dB( f=1.55 GHz);當(dāng)f>2 GHz時(shí)，防護(hù)罩A,B 的防護(hù)性能趨于一致，曲線波動(dòng)對(duì)應(yīng)頻點(diǎn)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(huì)影響其阻抗特性。

防護(hù)罩B 在屏蔽時(shí)，PIN 二極管陣列導(dǎo)通產(chǎn)生諧振，對(duì)強(qiáng)電磁脈沖的反射與吸收同時(shí)存在。防護(hù)罩B 網(wǎng)格尺寸較大，但有IB>IA( f2 GHz)。防護(hù)罩B 在透波時(shí)，存在寄生電容、電感，消除了純電容情況的大幅諧振，防護(hù)罩的透波性能得到改善，僅有部分頻點(diǎn)小幅諧振。

實(shí)測(cè)外加直流偏置后，二極管的正向?qū)▔航禐?.8 V,導(dǎo)通電流為20 mA.由于高電平微波信號(hào)對(duì)二極管I 區(qū)電導(dǎo)率調(diào)制作用不如直流有效，強(qiáng)電磁脈沖輻照功率密度將大于上述數(shù)據(jù)。通過(guò)調(diào)節(jié)金屬網(wǎng)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(duì)不同防護(hù)需求的防護(hù)罩。

4 結(jié)論

本文通過(guò)分析PIN二極管的壓控導(dǎo)電特性，結(jié)合金屬網(wǎng)格屏蔽理論，提出了電磁環(huán)境自適應(yīng)防護(hù)罩的設(shè)計(jì)方案。之后對(duì)理想防護(hù)罩進(jìn)行了仿真研究，分析了各因素對(duì)防護(hù)罩防護(hù)性能的影響;對(duì)防護(hù)罩進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，從傳輸特性角度對(duì)其性能進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)了1.6 GHz以下頻段防護(hù)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(hù)罩具有自適應(yīng)、超寬帶等優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)改善加工工藝、調(diào)整網(wǎng)格結(jié)構(gòu)和選用理想器件，可實(shí)現(xiàn)對(duì)不同頻段、不同防護(hù)需求的裝備和系統(tǒng)的強(qiáng)電磁脈沖防護(hù)。