CST高功率微波与孔缝腔体的耦合(4)

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高功率微波脉冲对电子系统的破坏过程分为渗透、传输和破坏三个渐进的阶段，并通过以下几种破坏机制表现出来。1 ）高压击穿电磁能被接收后转化为高电压或大电流，由此引起节点，部件或回路间击穿。2 ）器件烧毁包括半导体器件节烧蚀，连线熔断等。3 ）微波加温微波可使金属、含水介质加温，使器件不能正常工作。4 ）电涌冲击脉冲高电压，大电流进入系统，设备电路，像电涌一样烧毁器件、电路。5 ）瞬间干扰当进入的微波功率较低，会导致电路出现干扰，电路不能正常工作。

高功率微波能量耦合的途径而言，主要有以下五种：1 ）天线耦合。任何暴露于电磁场的金属导体都可认为是天线，包括真正的无线电接收天线、金属导线、引线、连接棒，甚至机壳、回路、传输电缆等。2 ）传输电缆耦合。暴露于电磁波下的屏蔽电缆会在屏蔽层表面产生电流，虽然有趋肤效应，但是由于强度大，通过阻抗耦合，在芯线上仍然会产生很大的电流。3 ）孔洞或缝隙耦合。对于电磁波的防护一般可以采取屏蔽，但是由于高功率微波的波长在厘米至毫米量级，因此孔洞或者缝隙的尺寸很容易大于半波长，从而电磁波可以进入屏蔽壳内。对于导弹、卫星、飞机而言，均存在孔洞或者缝隙，对于地面设施而言，孔洞缝隙更多，因而功率越高时，泄漏也更严重。但是当功率太高时，导致空气电离，反而对系统起到一定的屏蔽作用，但是其分析比较复杂。4 ）电源线耦合。电源线耦合类似于传输电缆耦合。电源线往往有一段暴露于电磁波下，因而很容易导入高功率微波。5 ）回路耦合。由Maxwell方程可知，电磁波或者大电流经过任何回路时都会产生电磁场耦合。这里的回路不同于我们通常意义上的工程设计的回路，周围空气及大地均可构成干扰回路。主要研究高功率微波脉冲与腔体上孔缝的线性耦合问题，引入了对入射脉冲归一化的耦合函数概念。用耦合函数的概念研究窄缝、矩形孔、圆孔、椭圆孔、以及三角孔等的耦合问题。考察腔壁放置吸波材料对耦合系数的影响。

所谓“后门”就是电子系统中及其之间的裂缝，缝隙，拖线和密封用的金属导管一级通信接口等，后门耦合是指能量通过目标上的缝隙或者孔洞进入系统，干扰其他电子设备，使其不能正常工作或烧毁电子设备中的微电子器件和电路，产生的场分布在整个系统内部，多通道的，并且会在特定的微波频率下发生共振而引起较强的耦合，对系统危害较大，不容易防护。对于存在孔洞或缝隙的屏蔽体，当波长小于孔洞或缝隙尺寸时，电磁波将毫无阻挡地进入屏蔽体内，而当波长大于孔洞或缝隙尺寸时，电磁波将被阻挡，当波长与孔隙尺寸相当时将产生共振，此时耦合最强。电源插孔,USB插孔,传输线插孔,通风散热孔对于屏蔽机箱来说却是必不可少的,因此可见孔缝的后门耦合为多通道耦合,对屏蔽机箱屏蔽效能的影响也是不可避免的。通过两种耦合途径的比较，可以看出后门耦合对装备的电子系统危害大，且不易防护，已成为研究高功率微波脉冲与目标耦合效应的重点。

2 研究方法

2.1 方法概述

孔缝耦合是电磁脉冲进入屏蔽体的主要途径之一,研究孔缝耦合问题也是研究电磁脉冲耦合效应的重要途径之一,因此,孔缝耦合问题一直深受国内外研究学者的关注。研究孔缝耦合问题的方法分为三种:解析研究方法,数值模拟研究方法和实验研究方法。

实验研究方法

实验研究方法包括现场实验和模拟实验。现场实验是利用实物进行实验研究，实验条件综合性及复杂性较高，对目标物体具有损伤破坏，较难实现；模拟实验有两种，一种是利用电磁脉冲模拟器产生的电磁脉冲进行电子元件及电子设备的效应实验，它既可为高功率微波脉冲攻击电子设备提供参考，也为探索电子设备防护和加固技术提供重要的技术基础。另一种是采用计算机模拟仿真，利用计算机及相应的模拟软件通过数值模拟来实现。这种方法较前两种更经济，易实现。