[发明专利]一种高功率微波脉冲防护罩

说明书

技术领域

本发明属于强电磁脉冲防护技术领域，尤其涉及一种适用于L、S、C波段雷达、通讯设备天线外围的高功率微波脉冲防护罩。

背景技术

随着电磁脉冲技术的发展，高功率微波武器产生的高功率微波脉冲辐射场强达到数百kV/m，脉冲上升时间达短，脉冲持续时间可达数十ns～数十us，对L、S、C频段的雷达、通信电子设备的危害越来越大，高功率微波在电子设备上感应的电磁脉冲电压、电流可以使通信等设备瞬间击穿或烧毁，因此迫切需要对该频段电子设备进行高功率微波防护。

高功率微波主要通过天线(主要有反射面天线、无源阵列天线、有关相控阵天线)耦合进入接收机前端，由于高功率微波频率往往处于敏感电子设备的工作频带以内，其将从天线处获得很高的增益，而且无法使用滤波器将微波脉冲能量滤除，进入设备内部的高功率微波脉冲产生的危害最大，其引起的高电压、大电流将使敏感电子设备遭受严重的损坏。为使L、S、C波段的雷达、通讯设备具有抗高功率微波脉冲的能力，需要在高功率微波脉冲进入电子设备天线前(很多微波设备的天线均为有源天线，其有源模块同样会遭受高功率微波的损坏)对其进行衰弱或反射。

目前，雷达的防护主要利用天线后端的限幅器对大功率信号进行限幅，但是其无法对高功率微波进行防护，理由如下：首先，限幅器一般使用气体放电管等防护器件的击穿起到防护的作用，其响应时间在数十ns以上，无法对ns级上升沿时间的高功率微波产生防护；其次，高功率微波经过大面阵天线的反射、叠加增益后，瞬时功率上升数个量级，限幅器可能被损坏；另外，很多敏感设备天线均为有源天线，高功率微波在限幅器产生作用前可能已经导致有源天线的损坏。

到目前为止，还没有专门针对高功率微波的防护设备。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对高功率微波的防护提供一种高功率微波脉冲防护罩，适用于L，S，C频段的通信设备。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种高功率微波脉冲防护罩，其特征在于：它包括至少2层带通频率选择板，相邻的带通频率选择板互相平行且之间充满加载介质；每块带通频率选择板为导电板，并分布有周期性的小单元，每个小单元刻蚀有镂空花纹，镂空花纹将小单元分割为相互分离的至少2个导电区域，同一小单元内或不同小单元之间相互分离的导电区域之间焊接有至少1个瞬态抑制二极管。

按上述方案，所述的加载介质的厚度大于等于λ_r/20，小于等于λ_r/4，加载介质介电常数小于5，其中λ_r为高功率微波脉冲防护罩通带频率电磁波在加载介质中的波长。为了减小阻抗不匹配引起的插入损耗，加载介质介电常数不能过大，一般设定其小于5。

按上述方案，所述的加载介质为空气，相邻的带通频率选择板之间通过支架连接。

按上述方案，所述的带通频率选择板为刻蚀铜敷板，最外层的铜敷板外侧设有固定介质。

按上述方案，所述的固定介质为PCB板的衬底。

按上述方案，所述的各瞬态抑制二极管的附加电容相同，且附加电容大于0.5pF，小于100pF。选择不同附加电容的瞬态抑制二极管可以改变频率选择板的通带频率，因此可根据本防护罩的应用领域进行选择。

按上述方案，所述的瞬态抑制二极管的击穿电压大于发射场在防护罩瞬态抑制二极管两端引起的感应电压，且小于高功率微波脉冲峰值电场引起的感应电压；发射场为高功率微波脉冲防护罩保护的通信、雷达设备发射的电磁场，高功率微波脉冲峰值电场为高功率微波脉冲防护罩抵御的高功率微波脉冲引起的峰值电场。

按上述方案，所述的瞬态抑制二极管在各周期性的小单元上的位置相同。

按上述方案，所述的周期性的小单元为边长范围为5-30mm的正多边形。

本发明的工作过程为：当照射本防护罩的微波振幅较小时，TVS管(即瞬态抑制二极管)两端感应电压较小，未达到TVS管的导通电压，TVS管的电磁特性表现为多层带通频率选择板的加载电容(pF量级，由TVS管自身的附加电容引起)。当照射本防护罩的微波脉冲(即高功率微波脉冲防护罩抵御的强电磁波)功率达到一定量级时，引起的感应电压足以导通TVS管，TVS管的电磁特性此时表现为小阻抗导线，其电容特性消失，带通频率选择板的通带频率由于TVS管附加电容的消失发生明显的移动，原来的通带变为阻带，原通带频率的高功率微波脉冲被反射，敏感电子设备(即高功率微波脉冲防护罩保护的通信设备)得到了保护。当高功率微波脉冲消失后，感应电压消失，TVS电容特性恢复。频率选择板的回复到原有通带，敏感电子设备继续正常工作。