CST高功率微波与孔缝腔体的耦合(3)

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由强电磁脉冲的祸合方式可以看出,强电磁脉冲能使晶体管,集成电路,电阻及电容，滤波器，继电器等电子元器件受到损坏;能与电缆，导线和天线等耦合,把电磁脉冲的能量传递给电子设备,引起电子设备的失效或损坏。电路开关跳闸，能使根据磁通工作的存贮器(磁心，磁鼓和磁带等)消磁或失真,破坏元器件或抹去存贮的信息和引起关闭传递假信号;能在飞机和导弹等的金属外壳上产生很大的感生电流,这种电流沿着接收天线和导弹的金属表面流动,并通过壳体上的隙缝或舱口藕合到壳内,使电子元器件，线路和设备受到不同程度的干扰和破坏。

计算机系统对电磁脉冲尤其敏感,因为大部分计算机系统的元器件是CMOS器件,而CMOS器件对祸合电压极其敏感。CMOS器件最致命的缺点就是很少的能量就能使它产生永久性损伤或破坏。在CMOS上超过几十伏的电压就可以产生门路击穿效应,从而有效地摧毁这些器件。有时,在感应电压较为微弱的情况下,虽然不能直接烧毁元器件,但可使CMOS器件逻辑产生混乱而导致计算错误。进入设备的这些电磁脉冲能量如果加到集成电路上,由于集成电路的端口和通路较多,每个通路又有多个元件和器件,造成损伤的可能性增大。因此,对集成电路本身而言,易损伤的是输入端，输出端。进入计算机的强电磁脉冲对电路板上的电路和元器件进行能量耦合,在电路引线和器件管脚产生瞬态感应电压或电流,一旦超过某一阂值,逻辑电路会发生瞬时恢复翻转或永久性的翻转,导致计算机系统无法正常工作,甚至烧毁电子元器件，也可能触发系统内部的电路,使之产生工作方式的紊乱。对于工作在强电磁脉冲环境下的单计算机设备,电磁脉冲可从电源线，信号线，散热孔，通风孔等渗透至计算机内部, 耦合进来的电磁能量可对计算机内部的电子部件造成破坏。对于计算机网络而言,网络上有着大量的服务器，路由器和信息处理终端等设备,电磁脉冲能量可以从网线等进入计算机网络,造成UPS电源，路由器，交换机，调制解调器等前端设备损坏。一旦计算机网络受到强电磁脉冲的干扰出现故障,数据的处理，存储和传输都会受到影响,从而使整个作战系统陷于瘫痪。

高功率微波对电子系统的破坏效应主要包括收集、耦合和破坏三个过程。在电子系统中，高功率微波能量是由接收天线作用的各种类型的集流环（金属导体）收集，集流环的尺寸越大，收集到的能量也越大。高功率微波能量通过“前门耦合”和“后门耦合”进入电子系统。

前门耦合是指能量通过目标上的天线，传输线等媒质进入包含有发射机或者接收机的系统内，以破坏前端电子设备，产生的是感应电流，电流通过线路进入系统，主要沿线路分布，强耦合，但通道单一，可以采用滤波器把电磁脉冲的干

扰降到安全水平。若只靠滤波不足以把电磁脉冲降到安全水平,则可用防护性抑制器,例如齐纳二极管，还有选取最佳元器件，使用不易受电磁脉冲影响的元件,如电子管等，在连接器上安装滤波器，使用外部防护元器件保护预先包装的电路(如集成电路)，使用引线防护装置，使用分离滤波器,将耦合频率限制在很窄的频带内，采用自动增益控与增益限制技术，使用特种滤波器，使用电路隔离技术隔离电瞬变现象，屏蔽和接地，重新设计分系统，探测由于电磁脉冲干扰而出现的数据错误,并拒绝这些数据。由此可见对于屏蔽机箱的前门耦合可以有较好的防护措施以减小电磁脉冲通过传导耦合对屏蔽机箱内的电子元器件造成的耦合及毁伤效应。

对于电磁脉冲的传导耦合,即前门耦合来说,可以采用滤波器把电磁脉冲的干扰降到安全水平。若只靠滤波不足以把电磁脉冲降到安全水平,则可用防护性抑制器,例如齐纳二极管;还有选取最佳元器件;使用不易受电磁脉冲影响的元件,如电子管等;在连接器上安装滤波器;使用外部防护元器件保护预先包装的电路(如集成电路);使用引线防护装置;使用分离滤波器,将耦合频率限制在很窄的频带内;采用自动增益控制与增益限制技术:使用特种滤波器;使用电路隔离技术隔离电瞬变现象;屏蔽和接地;重新设计分系统;探测由于电磁脉冲干扰而出现的数据错误,并拒绝这些数据。由此可见对于屏蔽机箱的前门耦合可以有较好的防护措施以减小电磁脉冲通过传导耦合对屏蔽机箱内的电子元器件造成的耦合及毁伤效应。但对于屏蔽机箱来说电源插孔,USB插孔,传输线插孔,通风散热孔等却是必不可少的,因此可见孔缝的后门耦合对屏蔽机箱屏蔽效能的影响也是不可避免的。所以本论文的主要研究目的和意义是在频域和时域内研究电磁脉冲对屏蔽机箱的孔缝耦合及毁伤效应。通过仿真研究为电磁脉冲对屏蔽机箱的孔缝耦合及毁伤效应提供耦合，毁伤规律及理论依据。