基于微电子系统的高功率微波效应研究

It is depended on three factors that whether the high power microwave (HPM) source could take effects to the target, which are the power of pulse, the communication channel attenuation of pulse and the threshold effects of the target. The research about the target effects are connected with the microwave response characteristics, the anti-interference features, the evaluation methods and the damage threshold determination of different devices and circuits in different environment. The modern electronic equipments characterize microelectronics, such as the he high integration, the size minimization and the fast operation. Basing on the miniaturization characteristics and broken through the traditional coupling model and computation model,the HPM pulse coupling model, the power couple effect of the target and the broken threshold are stuied in the the theoretical modeling and numerical analyzing methods.In the study,we will combine technique of full wave analyse with traditional circuit-based method to develop advantages of both in computational effictiveness and accuracy respectively,and introduce statistical electromagnetism such as random theory and microwave chaos cavity.The research will searching the scientific informations of HPM effects,and will establish a science foundation for applying of PHM theory and echnology.

高功率微波（HPM) 对靶目标能否达到作用效果由高功率微波源辐射出的脉冲功率、脉冲的传输通道衰减、作用目标的效应阈值三个要素决定。其中靶目标效应研究涉及各种电子环境特性、各种器件和电路的微波响应特性和抗电子干扰特性以及评估方法和损伤阈值的确定等问题。 目前，电子器件尺寸的微型化、电路的集成化已经成为电子技术发展的主流并得到的广泛应用。本项目着眼于现代电子设备微电子化特点，突破传统的耦合模型和计算模型，将电路分析高效性和全波分析精确性相结合，引进随机理论和微波混沌腔等统计电磁学的理论，对HPM辐照场耦合模型、靶目标的能量耦合效应和破坏阈值等进行理论建模、数值模拟方法上的综合研究，探索高功率微波效应的各种科学数据，为高功率微波理论及技术的广泛应用奠定科学理论基础。

高功率微波（High Power Microwave, HPM）对靶目标的效应是高功率微波技术研究的基础，本项目着眼于现代电子设备微电子化的特点，将电路分析高效性和全波分析精确性相结合，引进随机理论和微波混沌腔等统计电磁学的理论，对高频微波电磁辐照场耦合模型、靶目标的能量耦合效应和破坏阈值等进行理论建模、数值模拟方法上的综合研究，探索以微电子为特征的电子系统的微波效应的各种科学数据，为进一步分析系统的HPM效应、大气和墙体等传输通道中的HPM衰减特性等研究奠定工作基础。主要成果包括：.（1）随着电子技术的快速发展，电子器件尺寸的微型化、电路的集成化已经成为电子技术发展的主流并得到广泛的应用，本项目研究有两个明显特点：一是干扰源特点，即高功率微波的高能量、高峰值功率以及高频率的特点；二是靶目标的特点，即各种电子系统和装备微电子化程度越来越高，屏蔽腔体的结构和电磁耦合的途径越发复杂。以这两个特点为着眼点，针对不同的靶目标和耦合通道采用不同的理论进行建模，对高功率微波脉冲的靶目标效应进行综合的科学研究。.（2）针对线缆和孔缝这两种典型的“后门”耦合通道，充分发挥全波分析技术与电路分析技术的优势，将这两种分析技术相结合，构建了线缆作为耦合通道的电磁脉冲耦合模型；对“孔缝”作为耦合通道的复杂屏蔽腔体，针对靶目标的不同情况，在研究方法上，吸纳多种先进的方法和理论，通过改进传输线方法并结合电磁拓扑等手段，以屏蔽效能为指标对电磁耦合效应进行了深入研究，构建了复杂腔体电磁耦合的理论模型，提高了复杂问题的计算效率，可以实现复杂问题的快速预测。.（3）针对复杂腔体，为了更科学和准确的描述电磁效应，引入最新发展的统计电磁理论（随机平面波理论和量子混沌理论）对能量耦合点进行综合性的科学概率预测和分析，并对电磁脉冲上升沿、极化方向、脉冲宽度等参数对电磁脉冲效应的影响进行研究。.（4）利用随机耦合模型（Random Coupling Model, RCM）并结合实验数据，利用智能算法和混沌序列重构，对复杂腔体内的典型目标电路及元器件进行了扰乱（损伤）阈值和概率进行预测和评估，并与实验结果进行比对，实现对损伤阈值的评估及等级评价。