前置放大器電路電磁脈沖響應(yīng)仿真分析

溫定娥，喻菁，魏東，方重華

（1．電磁兼容性國防科技重點實驗室，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)研究主要集中在實驗研究［1－2］，如通過多次實驗獲得器件的失效或損傷閾值，研究對象大多是計算機機箱等［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前置放大器的失效分析和實驗研究。

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