基于UWB-EMP與衛(wèi)通接收天線的耦合特性研究.pdf

1、在2003年的美伊戰(zhàn)爭中，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，它會對大部分的電子系統(tǒng)造成威脅，電磁脈沖能量進入電子系

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

3、電磁脈沖的發(fā)射天線；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--環(huán)焦天線的性能；最后根據(jù)天線系統(tǒng)的傳輸特性，分析了超寬帶電磁脈沖對環(huán)焦接收天線的時域和頻域響應(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源沿環(huán)焦天線軸線入射，此時脈沖能量較小，必須很近(<0.1 m)的距離才會對系統(tǒng)造成損傷，當(dāng)距離干擾脈沖距離環(huán)焦天線大于1，000 m時，天線耦合到的能量低于干擾閾值門限，脈沖不再對通信系統(tǒng)產(chǎn)生危害

4、；當(dāng)入射脈沖與環(huán)焦天線軸線呈一定夾角入射時，這時超寬帶電磁脈沖對天線的干擾將大大減小。當(dāng)脈沖為重復(fù)頻率10 kHz的超寬帶電磁脈沖沿天線軸線入射時，干擾距離小于500 m就會對電子系統(tǒng)硬件產(chǎn)生損傷，而干擾距離大于80，000 m時才不會對電子系統(tǒng)造成干擾；對于干擾電磁脈沖從其它角度入射時，損傷和干擾距離均會減小。通過實驗分析計算，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Ku波段環(huán)焦天線產(chǎn)生干擾/損傷的距離門限