高功率微波对抗技术分析

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1、高功率微波对抗技术分析摘要以电磁能量为基础的“硬杀伤”式高功率微波对抗技术是一种全新的电子对抗形式，日益受到西方发达国家的重视。论文对高功率微波武器的系统组成、工作特点，以及其强电磁耦合效能进行了分析研究；提炼出了防空和空间高功率微波武器系统需要解决的一些关键技术，为将来高功率微波武器的研究和应用提供技术支持。【关键词】高功率微波电子对抗电磁耦合效能关键技术高功率微波(High-PowerMicrowave,HPM)是学术界研究产生相干强电磁辐射采用的学术用语，是指峰值功率大于100MW,频率在0.1

2、-300GHZ的相干微波辐射［1-6］。通常产牛这种电磁波的源是一种运行在强流相对论电子束(Intenserelativisticelectronbeam,IREB)条件下的装置。高功率微波作为一个相对来说比较新的研究领域,在国防、科学研究中具有巨大的应用前景。其中，高功率微波武器(HPMW)作为三大定向能武器之一，利用定向发射的高功率微波束，可以达到毁坏和干扰敌方武器系统、信息系统和通信链路中的敏感电子部件，以及杀伤敌方作战人员的作战效果。HPMW概念最早由《美国空军2025年战略规划》提出，根据美

3、国电子工业协会报道，美国在2006年已完成了天基HPM系统建模与仿真试验。美国近年来在HPM脉冲源的研究投资就达到数亿美元/年。此外，俄、英、法、德、日等国都竞相开展了高功率微波源和微波武器的研发工作。可以说，HPMW的提出和发展，使电子战概念从传统的以阻止或削弱敌人对电磁频谱的有效利用为目的的“软杀伤”，扩展到以电磁能量为基础的“硬杀伤”，是一种全新电子对抗形式。1HPM武器组成高功率微波武器(HPMW)向外空间辐射的典型微波峰值功率可达GW量级，使用的微波频率为0.1-300GHZo整个武器系统由

4、初级电源、驱动源、HPM发牛器、指挥控制系统、跟瞄系统、传输与发射系统组成，如图1所示。其中，初级电源为驱动源提供能量，驱动源将电能量转变为高功率强脉冲电子束；在HPM发生器内,电子束与电磁场相互作用(束-波不稳定相互作用)，产牛一定频率和模式的高功率微波；跟瞄系统获得目标方位及俯仰信息，反馈给指挥控制系统；指控系统引导整个系统，将高功率微波通过传输与发射系统辐射至外部空间，完成对目标的打击。与原有的武器系统相比，HPMW具有以下特点:全系统简单、可靠性高；系统使用费效比高，可以精简操作人员；电子对抗

5、过程只需消耗电能，以电磁波方式打击，所以系统反应速度、打击速度（光速）快，且系统全寿命周期费用远低于常规导弹对抗系统。1HPM武器效能高功率微波武器辐射强微波能量，通过高容量、高增益传输发射系统，以时域极窄的脉冲（几十ns）通过天线聚集在一个空域窄波束中。敌方电子设备受电磁辐照后，工作性能会降低甚至完全失效。当前军事武器系统中（如通信卫星、导航卫星、巡航导弹等），广泛应用的各种大规模集成电路和超高速集成电路，对于高功率微波辐射脉冲来说是十分脆弱的目标。高功率微波能够通过敌方系统的“前门”耦合进入电子系

6、统，也可以通过“后门”耦合方式进入，造成系统内部电子器件的损伤、失效甚至烧毁。对于飞行器来说，“前门”耦合通道主要是其对地通信链路中的测控及数传天线、告警雷达天线等，以及各单机的频率综合器、上、下变频器等；“后门”耦合主要是通过系统外表面的扩散、经孔洞、缝隙的穿透、在导线和其他金属导体上激励的电流和电压的传导等。在HPM功率和发射天线增益确定的情况下，高功率微波武器到达B标的功率密度S与HPM武器距0标距离R有关。可根据式(1)计算得出到达目标的功率密度：(1)式中：S为功率密度，单位为W/cm2；P

7、t为HPM发射功率；Gt为HPM发射天线增益；R为HPM武器与目标之间的距离(上述分析忽略了微波传输空间损耗、模式转换损耗等)。在辐射功率Pt一定的情况下，天线增益Gt与其有效面积成正比，与工作波长平方成反比，如下式所■■■o(2)式中：入为微波波长；Ae和A分别为天线在当前参数下辐射微波有效面积和物理面积；D为天线口面直径；％为天线辐射效率。以当前典型单支HPM产生器的辐射功率Pt=5GW，微波波长入=3cm,HPM发射天线实际面积A=10m2(D=3.6m,n=80%)为例，代入式(2)可得Gt=

8、50.5dBo根据天线半功率波束宽度93dB公式(3)以及HPM武器系统与飞行器之间的距离R,可得目标处半功率波束尺寸(4)表1为在不同的距离处HPM波束尺寸和功率密度以及对应的攻击对象、效果和攻击目的。根据上述HPM武器攻击效能表可以看出，瞬时峰值功率5GW,发射增益50.5dB,工作波段3cm的HPMW,在距离目标飞行器500km处，在直径为3666.63m的覆盖面积上功率密度达到0.02W/cm2,此时HPM可使星上敏感单机受到干扰作用；在距离60