电磁脉冲对通信接收机的非线性影响研究

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通信接收机担任着通信系统中信息接收者的重要角色,而复杂电磁环境尤其是电子对抗环境中的强电磁脉冲和定向能武器等会对接收机带来严重的非线性效应干扰甚至损坏。明确接收机受干扰程度和受损薄弱环节定位成为亟待解决的工程问题。因此对接收机在电磁脉冲作用下的非线性影响和损伤阈值的研究显得尤为重要。  论文着眼于强电磁脉冲对接收机射频前端的干扰效应和损伤分析,所做的工作主要包括以下几个方面:  首先在分析了接收机非线性效应产生的原因的基础上,结合电磁脉冲进入接收机的能量级别不同将其对接收机造成的非线性效应分为干扰效应和损伤效应两个不同级别,得到了电磁脉冲功率大小与效应严重程度的关系。  其次对接收机射频前端进行分解剖析,得到了低噪放和混频器是电磁脉冲对接收机的非线性效应问题产生的根源这一结论。总结了几种不同的非线性分析方法,对适用于弱非线性效应分析的Voterra级数法进行理论公式的推导,并结合仿真对理论推导进行验证说明。分析了适用于强非线性效应分析的谐波平衡法,介绍了非线性损伤效应的试验方法和实用的计算机仿真技术,确定了利用ADS仿真平台软件分析的优越性和有效性。  重点分析了低噪声放大器和混频器模块的非线性损伤效应。通过对其工作原理的分析,结合其中半导体器件的毁伤失效模式引入其电路特性参数作为模块的损伤判据。通过ADS仿真软件平台进行试验电路的搭建,对仿真结果进行分析总结得到了脉冲功率和半导体器件非线性效应的关系。并进一步结合器件的电路功能得出了低噪放和混频器的干扰阈值和损伤阈值。  最后,基于器件的阈值分析,结合接收机射频前端组成的研究建立了级联的接收机射频前端链路模型。分析了链路中前级器件在电磁脉冲作用下发生损伤后对后级器件和链路的影响。在此基础上提出了基于级联链路的接收机射频前端链路阈值模型并简要介绍了接收机在脉冲作用下的效应预估的思路,为系统链路电磁脉冲防护控制要素的提取提供了依据。
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