本文摘要：摘要:高功率微波武器是一種新型的武器裝備，其對(duì)現(xiàn)代軍用裝備中的電子系統(tǒng)具有毀傷效應(yīng)，已經(jīng)嚴(yán)重威脅了軍用電子設(shè)備，其影響是一般武器裝備無法比擬的。因而，研究如何防護(hù)高功率微波武器，已經(jīng)成為武器裝備研制過程中的重要環(huán)節(jié)。針對(duì)軍用電子設(shè)備在強(qiáng)電磁
摘要:高功率微波武器是一種新型的武器裝備，其對(duì)現(xiàn)代軍用裝備中的電子系統(tǒng)具有毀傷效應(yīng)，已經(jīng)嚴(yán)重威脅了軍用電子設(shè)備，其影響是一般武器裝備無法比擬的。因而，研究如何防護(hù)高功率微波武器，已經(jīng)成為武器裝備研制過程中的重要環(huán)節(jié)。針對(duì)軍用電子設(shè)備在強(qiáng)電磁環(huán)境中受到的威脅，給出了高功率微波武器對(duì)電子設(shè)備的毀傷機(jī)理，分析了其對(duì)電子設(shè)備的毀傷途徑，最后總結(jié)了幾種防護(hù)高功率微波武器的措施。
關(guān)鍵詞：高功率微波武器,“前門”耦合,“后門”耦合,防護(hù)措施
高功率微波武器是將強(qiáng)大的微波能量通過高增益天線匯聚在很窄的波束內(nèi)，使微波能量集中在一起，定向的照射在被攻擊的武器裝備上，其接受到的微波能量是巨大的，一部分微波能量會(huì)進(jìn)入系統(tǒng)內(nèi)干擾或者損壞關(guān)鍵電子元器件，使其暫時(shí)擾亂或永久失效[1]。
高功率微波武器在使用過程中其工作頻率一般為300MHz~300GHz，脈沖峰值功率一般超過100MW[2]。作戰(zhàn)電磁環(huán)境越來惡劣，而作戰(zhàn)系統(tǒng)防護(hù)高功率微波武器的能力特別薄弱，如果不進(jìn)行防護(hù)，則不堪一擊，因而研究如何防護(hù)高功率微波武器有著十分重要的意義。
本文通過研究高功率微波武器對(duì)軍用電子設(shè)備的毀傷機(jī)理以及毀傷途徑，總結(jié)了幾種防護(hù)高功率微波武器的措施。
1高功率微波武器毀傷機(jī)理分析
1.1高功率微波武器毀傷機(jī)理
高功率微波武器對(duì)目標(biāo)設(shè)備進(jìn)行毀傷效應(yīng)是通過微波能量所產(chǎn)生的的熱效應(yīng)、電效應(yīng)完成的。其熱效應(yīng)是通過將進(jìn)入系統(tǒng)內(nèi)的電子器件上的微波能量轉(zhuǎn)化為熱能，從而產(chǎn)生高熱，可以破壞或燒毀正常工作的電子器件。其電效應(yīng)是目標(biāo)系統(tǒng)受到高功率微波能量輻射后，其金屬表面或者導(dǎo)線上會(huì)產(chǎn)生瞬變的電磁場(chǎng)，進(jìn)而形成感應(yīng)電流，隨著微波能量越大產(chǎn)生的感應(yīng)電流強(qiáng)度越強(qiáng)，感應(yīng)電流會(huì)擾亂正常電子設(shè)備工作中的電流，使電子設(shè)備受到干擾而不能夠正常工作[3]。
高功率微波武器對(duì)軍用電子設(shè)備的毀傷機(jī)制有以下五種：高壓擊穿，器件燒毀，電涌沖擊，微波加溫，瞬間干擾。高壓擊穿是高功率微波能量在進(jìn)入電子設(shè)備后，會(huì)在結(jié)點(diǎn)之間形成高電壓或者大電流，從而將結(jié)點(diǎn)擊穿;器件燒毀是高功率微波能量作用到電子設(shè)備上會(huì)轉(zhuǎn)化為大量的熱量，引發(fā)金屬絲熔斷、PN結(jié)燒蝕、熱敏元件失靈等熱效應(yīng)現(xiàn)象;電涌沖擊是高功率微波能量因金屬屏蔽在屏蔽殼體上會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，此電涌電流的一小部分會(huì)進(jìn)入系統(tǒng)內(nèi)部，引起關(guān)鍵電子元器件的損壞，致使電子設(shè)備不能正常工作。
微波加溫是高功率微波能量可以讓電子設(shè)備內(nèi)部的金屬器件或者含水的器件升溫，引起器件的不正常工作;瞬間干擾是高功率微波能量進(jìn)入系統(tǒng)時(shí)已經(jīng)被衰減的很小，雖然此時(shí)的能量不能夠破壞系統(tǒng)內(nèi)的關(guān)鍵電子元器件，但還是會(huì)產(chǎn)生瞬時(shí)的感應(yīng)電流，作用到關(guān)鍵電子元器件上時(shí)會(huì)造成瞬時(shí)失效，從而使系統(tǒng)受到影響，不能正常工作。
1.2高功率微波武器毀傷途徑
高功率微波武器是通過將微波能量耦合到電子設(shè)備中的關(guān)鍵電子器件上，使設(shè)備內(nèi)的局部器件失效來實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的毀傷的，高功率微波武器主要是利用“前門”和“后門”耦合來將微波能量耦合進(jìn)入系統(tǒng)的。
“前門”耦合是電子系統(tǒng)的天線、傳輸線、傳感器等會(huì)作為耦合介質(zhì)，高功率微波能量會(huì)通過這些耦合介質(zhì)將能量傳輸?shù)较到y(tǒng)的發(fā)射和接收設(shè)備內(nèi)，由于這些設(shè)備的靈敏度較高，接收到較小的能量都會(huì)造成設(shè)備的損壞。微波能量通過天線和電纜耦合進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部的途徑具體如下：天線耦合，電子設(shè)備中的用于接收電磁信號(hào)的設(shè)備是天線，當(dāng)高功率微波武器發(fā)射處于天線接收頻帶內(nèi)的強(qiáng)電磁信號(hào)時(shí)，會(huì)使接收設(shè)備接收到超過其范圍的能量，進(jìn)而燒毀。
“后門”耦合是高功率微波能量通過系統(tǒng)上的的孔洞、縫隙和電纜接頭等耦合進(jìn)入系統(tǒng)內(nèi)部，其通過孔洞、縫隙耦合和電纜耦合進(jìn)入系統(tǒng)的途徑如下：孔洞、縫隙耦合，高功率微波的波長(zhǎng)一般在1mm～1m，當(dāng)高功率微波的半波長(zhǎng)沒有孔洞、縫隙的尺寸大時(shí)，微波能量就可以耦合進(jìn)入電子設(shè)備內(nèi)部，產(chǎn)生感應(yīng)電壓或電流，使內(nèi)部電子器件失效或損壞;連接處耦合，高功率微波輻射在系統(tǒng)電纜上時(shí)，若系統(tǒng)電纜及連接部位屏蔽措施不到位的話，微波能量就會(huì)通過其產(chǎn)生感應(yīng)電流進(jìn)入系統(tǒng)內(nèi)部，從而引起電子器件的失效或損壞，造成電子設(shè)備不能正常工作。
2高功率微波武器防護(hù)技術(shù)
高功率微波武器主要是利用“前門”耦合和“后門”耦合來將微波能量耦合進(jìn)電子設(shè)備中去的，所以高功率微波武器的防護(hù)采用的就是對(duì)“前門”和“后門”耦合的防護(hù)。高功率微波武器的防護(hù)措施主要有：空域防護(hù)，頻域防護(hù)，能域防護(hù)，時(shí)域防護(hù)，接地防護(hù)。
2.1空域防護(hù)
空域防護(hù)是選用特殊的屏蔽材料，采取合理的屏蔽設(shè)計(jì)，將毀傷性的高功率微波能量在空間上與電子設(shè)備內(nèi)部的電子器件隔離開來，使設(shè)備與系統(tǒng)接收到的微波能量達(dá)到最低，以此來達(dá)到防護(hù)的目的。
2.2頻域防護(hù)
頻域防護(hù)最基本的手段是濾波，分析系統(tǒng)的頻率特性，將干擾頻率段的信號(hào)濾除在系統(tǒng)之外，只接受有用頻率段的信號(hào)。通過電纜耦合進(jìn)入系統(tǒng)的干擾信號(hào)，可以通過濾波的方式進(jìn)行頻域防護(hù)。濾波器根據(jù)對(duì)微波能量處理方式分為損耗濾波器和反射率波器。損耗濾波器是通過將干擾頻率上的高功率微波微波能量損耗掉來進(jìn)行濾波的，反射濾波器是將干擾頻率上的高功率微波能量反射掉來進(jìn)行濾波的。在實(shí)際使用過程中，損耗和反射濾波器經(jīng)常一起使用，來達(dá)到最好的濾波效果。
2.3能域防護(hù)
浪涌保護(hù)器對(duì)高功率微波武器的防護(hù)體現(xiàn)在能域上，浪涌保護(hù)器連接于浪涌干擾的入口，對(duì)產(chǎn)生的浪涌干擾電壓限幅或者將其產(chǎn)生的電流從旁路分流掉。浪涌保護(hù)器會(huì)在浪涌干擾電壓超過閾值時(shí)立即將電位鉗住，并且會(huì)將電流從旁路分流掉。
開關(guān)型浪涌保護(hù)器是一種擊穿性器件，當(dāng)浪涌干擾電壓超過擊穿電壓時(shí)，浪涌保護(hù)器內(nèi)的電阻就會(huì)從高阻值變成低阻值，給電流提供一個(gè)分流的旁路。非開關(guān)型浪涌保護(hù)器件屬于電壓鉗位器件，這種保護(hù)器是高度非線性的，當(dāng)浪涌干擾電壓超過鉗位電壓時(shí)，電阻會(huì)突然發(fā)生變化，將浪涌電壓鉗制到鉗位電壓。
2.4時(shí)域防護(hù)
時(shí)域上防護(hù)高功率微波采用時(shí)間回避法，其原理是在高功率微波能量到達(dá)系統(tǒng)之前，通過靈敏度極高的傳感器提前采集到微波能量信息，以極快的速度將系統(tǒng)電源斷開，或者是將重要信息迅速轉(zhuǎn)移到專用存儲(chǔ)器中，保護(hù)重要信息免受干擾或損壞。
2.5接地防護(hù)
接地防護(hù)是主要是通過抑制傳導(dǎo)耦合來進(jìn)行防護(hù)的，是防護(hù)“后門”耦合的重要手段。電子設(shè)備在受到高功率微波輻射后金屬殼體會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，通過將電子設(shè)備接入大地，將此感應(yīng)電流導(dǎo)入到大地中去，以免電子設(shè)備受到干擾或損壞。
結(jié)束語
在未來戰(zhàn)場(chǎng)中，電子戰(zhàn)將會(huì)是各國之間的主要戰(zhàn)場(chǎng)，高功率微波武器在電子戰(zhàn)對(duì)軍用裝備的打擊優(yōu)勢(shì)十分明顯，越來越多的國家開始研究新型高功率微波武器。面對(duì)新型武器的威脅，電子設(shè)備的抗電磁威脅能力急需得到提升，這樣才能在未來電子戰(zhàn)中立足不敗之地。本文介紹了高功率微波武器的特點(diǎn)和高功率微波武器防護(hù)的常用措施，為電子設(shè)備設(shè)計(jì)過程中的高功率微波防護(hù)提供參考。
參考文獻(xiàn)
[1]趙鴻燕.國外高功率微波武器發(fā)展研究[J].航空兵器,2018,(5):21-27.
[2]王寧,金雪雁.高功率微波國外發(fā)展現(xiàn)狀以及與電子戰(zhàn)的關(guān)系[J].航天電子對(duì)抗,2018,(2):61-64.
[3]楊會(huì)軍,李文魁,李鋒.高功率微波及其效應(yīng)研究進(jìn)展綜述[J].航天電子對(duì)抗,2013,29(3):15-19.
[4]祝民鵬,侯德亭,陳丹,蔣騰.高功率微波彈最大毀傷效能分析[J].現(xiàn)代雷達(dá),2017,39(11):68-72.
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