前置放大器电路电磁脉冲响应仿真分析

温定娥，喻菁，魏东，方重华

（1．电磁兼容性国防科技重点实验室，湖北武汉430064;2．安捷伦科技有限公司，北京 100022）

0 引言

随着微电子技术迅速发展，超大规模集成电路广泛应用，电子系统在性能提高的同时，对电磁脉冲也更加敏感。复杂的电磁环境使系统工作的可靠性和安全性受到严重威胁，其中强电磁脉冲对系统的影响尤为严重，系统的易损性分析日益受到重视。国内对于系统或组件在电磁辐射或电磁脉冲作用下的效应研究主要集中在实验研究［1－2］，如通过多次实验获得器件的失效或损伤阈值，研究对象大多是计算机机箱等［3－4］，对系统内关键器件的电路仿真分析还比较少。本文利用ADS软件的行为级仿真功能开展接收机典型前置放大器电路电磁脉冲响应、耦合的仿真分析研究。

1 前置放大器电路注入脉冲信号后的输出特性

图1所示为1个典型的前置低噪声放大器电路［5］，放大器采用晶体管，电路的输入端与含内阻的10 mV正弦电压源连接。电路仿真采用ADS软件。图2为输入端的电压波形。图3为经过电路放大后的输出端电压波形。放大器将输入端电压从约5 mV放大到30 mV左右。

为了分析电路在注入脉冲后的响应，在电路放大器晶体管的输入端并联1个脉冲源，如图4所示。图5为注入的矩形脉冲信号波形，脉冲注入时间延迟50 ns，上升沿为1 ns，脉宽为3 ns，下降沿为1 ns，振幅为1 V。图6所示为矩形脉冲注入后电路的输出端电压波形。图7为注入的高斯脉冲信号波形。图8所示为高斯脉冲注入后电路的输出端电压波形。

2 前置放大器电路的脉冲耦合特性

电磁脉冲可通过孔缝耦合等方式钻进系统，导致系统内的电子器件暂时失效或永久损坏。为了分析电磁脉冲通过耦合方式对电路的影响，在放大器晶体管输入端加入并联的微带线，电路图如图9所示。脉冲源为图5所示的矩形脉冲时，通过微带线耦合后电路输出端的电压波形如图10所示。脉冲源为图7所示的高斯脉冲时，通过微带线耦合后电路输出端的电压波形如图11所示。

比较图6与图10、图8与图11可以看出，脉冲通过注入和微带线耦合2种方式作用于电路时，对输出端的影响注入方式要大，在脉冲作用期间输出端的电压波形均出现了畸变。

3 结语

本文以接收机关键器件——前置放大器为研究对象，仿真分析了其典型电路结构对不同脉冲信号的响应特性。应用理论分析、软件仿真、数值模拟［6］等方法获得器件失效阈值随电磁脉冲参数的变化关系，分析器件失效模式和失效机理，对于提高综合电子系统在复杂电磁环境中的生存能力，具有重要意义。本文将进一步开展典型接收机前置放大器的失效分析和实验研究。

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