[發(fā)明專利]一種波導(dǎo)高功率防護器件

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811540026.X
• 申請日: 2018-12-17
• 公開（公告）號: CN109638465B
• 公開（公告）日: 2021-01-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張繼宏;毋召峰;虎寧;周奇輝;林銘團;劉培國;戴上凱
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍國防科技大學(xué)
• 主分類號: H01Q15/00
• 分類號: H01Q15/00
• 代理公司: 長沙國科天河知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 43225
• 代理人: 邱軼

本發(fā)明屬于電磁防護領(lǐng)域，涉及一種波導(dǎo)高功率防護器件，所述防護器件包括上介質(zhì)基板、下介質(zhì)基板、上金屬層、下金屬層、金屬柱和半導(dǎo)體器件；所述上金屬層附著在上介質(zhì)基板的上表面，所述下金屬層附著在下介質(zhì)基板的下表面；所述上金屬層由若干個周期性排列的金屬貼片組成，所述金屬貼片的中間蝕刻出一個等寬縫隙，將金屬貼片分割為內(nèi)貼片和外貼片；所述等寬縫隙的中心與所述金屬貼片的中心重合；所述半導(dǎo)體器件等間距設(shè)置在等寬縫隙上，半導(dǎo)體器件的正負兩極分別連接金屬貼片的內(nèi)貼片和外貼片。本發(fā)明解決了天線系統(tǒng)的強電磁場防護問題，相對于傳統(tǒng)的能量選擇表面，效果更好，成本更低。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電磁防護領(lǐng)域，具體涉及一種波導(dǎo)高功率防護器件，主要用于雷達系統(tǒng)在強電磁脈沖輻照時功率傳輸過程的屏蔽防護。

背景技術(shù)

電磁脈沖武器與高功率微波武器攻擊速度快，范圍廣，兼具軟硬殺傷能力，目前，高功率脈沖功率驅(qū)動源技術(shù)、高功率微波產(chǎn)生、發(fā)射、傳輸與控制技術(shù)以及高功率微波效應(yīng)機理等基礎(chǔ)研究與關(guān)鍵技術(shù)取得重大突破，強電磁武器走向?qū)崙?zhàn)應(yīng)用。強電磁輻射對電子設(shè)備危害極大，電磁波通過天線將能量耦合進入到系統(tǒng)前端，通過擊穿效應(yīng)與熱效應(yīng)破壞電子設(shè)備。

能量選擇表面通過半導(dǎo)體陣列結(jié)合金屬周期單元構(gòu)建的壓控導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，其表面阻抗隨入射電磁場強度不同而發(fā)生轉(zhuǎn)變，從而具備能量選擇特性，能有效兼顧設(shè)備正常使用以及強場防護。

文獻^[1]分析了針對強電磁脈沖武器的能量選擇防護罩，當電磁波的能量低于安全閾值的時候能夠無損或低損地進入射頻系統(tǒng)前端，超過安全閾值的時候能量則會被反射。

現(xiàn)有的能量選擇表面相關(guān)研究集中于貼片加載有源器件平面周期結(jié)構(gòu)，一般應(yīng)用于天線前端或者集成至天線罩夾層內(nèi)，會對天線原始方向圖造成一定影響。在對于電大尺寸防護需求時，需要成千上萬個二極管，成本較高，因此不適合與較大規(guī)模的應(yīng)用。此外，現(xiàn)有的能量選擇表面為低通結(jié)構(gòu)，不適合于高頻的防護應(yīng)用。相關(guān)現(xiàn)有技術(shù)參考文獻如下：

[1]Yang C,Liu P G,Huang X J.A novel method of energy selectivesurface for adaptive HPM/EMP protection[J].IEEE Antennas and WirelessPropagation Letters.2013(12):112-115.

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種高功率防護器件，可以應(yīng)用于廣泛的波導(dǎo)傳輸線結(jié)構(gòu)中，在保證電磁防護效果的前提下，顯著地降低成本，既能實現(xiàn)能量敏感自適應(yīng)開關(guān)特性達到強場防護的目的，又能有效地減少電磁防護對于天線方向圖的影響，還可以適用于較高頻率的應(yīng)用場景。具體技術(shù)方案如下：

一種波導(dǎo)高功率防護器件，包括上介質(zhì)基板、下介質(zhì)基板、上金屬層、下金屬層、金屬柱和半導(dǎo)體器件；

所述上金屬層附著在上介質(zhì)基板的上表面，所述下金屬層附著在下介質(zhì)基板的下表面；

所述上金屬層由若干個周期性排列的金屬貼片組成，所述金屬貼片的中間蝕刻出一圈等寬縫隙，將金屬貼片分割為內(nèi)貼片和外貼片；所述等寬縫隙的中心與所述金屬貼片的中心重合；

所述半導(dǎo)體器件等間距設(shè)置在等寬縫隙上，半導(dǎo)體器件的正負兩極分別連接金屬貼片的內(nèi)貼片和外貼片；

所述上介質(zhì)基板、下介質(zhì)基板分別開設(shè)與金屬柱數(shù)量相同個數(shù)的圓孔，所述金屬柱穿過圓孔分別連接上金屬層的內(nèi)貼片和下金屬層。

本發(fā)明還提供了一種波導(dǎo)高功率防護器件，包括介質(zhì)基板、上金屬層、下金屬層和半導(dǎo)體器件；

所述上金屬層附著在介質(zhì)基板的上表面，所述下金屬層附著在介質(zhì)基板的下表面；