電子設備的高功率微波武器防護探索

　　摘要:高功率微波武器是一種新型的武器裝備，其對現代軍用裝備中的電子系統具有毀傷效應，已經嚴重威脅了軍用電子設備，其影響是一般武器裝備無法比擬的。因而，研究如何防護高功率微波武器，已經成為武器裝備研制過程中的重要環節。針對軍用電子設備在強電磁環境中受到的威脅，給出了高功率微波武器對電子設備的毀傷機理，分析了其對電子設備的毀傷途徑，最后總結了幾種防護高功率微波武器的措施。

　　關鍵詞：高功率微波武器,“前門”耦合,“后門”耦合,防護措施

　　高功率微波武器是將強大的微波能量通過高增益天線匯聚在很窄的波束內，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，一部分微波能量會進入系統內干擾或者損壞關鍵電子元器件，使其暫時擾亂或永久失效[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]。作戰電磁環境越來惡劣，而作戰系統防護高功率微波武器的能力特別薄弱，如果不進行防護，則不堪一擊，因而研究如何防護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軍用電子設備的毀傷機理以及毀傷途徑，總結了幾種防護高功率微波武器的措施。

　　1高功率微波武器毀傷機理分析

　　1.1高功率微波武器毀傷機理

　　高功率微波武器對目標設備進行毀傷效應是通過微波能量所產生的的熱效應、電效應完成的。其熱效應是通過將進入系統內的電子器件上的微波能量轉化為熱能，從而產生高熱，可以破壞或燒毀正常工作的電子器件。其電效應是目標系統受到高功率微波能量輻射后，其金屬表面或者導線上會產生瞬變的電磁場，進而形成感應電流，隨著微波能量越大產生的感應電流強度越強，感應電流會擾亂正常電子設備工作中的電流，使電子設備受到干擾而不能夠正常工作[3]。

　　高功率微波武器對軍用電子設備的毀傷機制有以下五種：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入電子設備后，會在結點之間形成高電壓或者大電流，從而將結點擊穿;器件燒毀是高功率微波能量作用到電子設備上會轉化為大量的熱量，引發金屬絲熔斷、PN結燒蝕、熱敏元件失靈等熱效應現象;電涌沖擊是高功率微波能量因金屬屏蔽在屏蔽殼體上會產生感應電流，此電涌電流的一小部分會進入系統內部，引起關鍵電子元器件的損壞，致使電子設備不能正常工作。

　　微波加溫是高功率微波能量可以讓電子設備內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入系統時已經被衰減的很小，雖然此時的能量不能夠破壞系統內的關鍵電子元器件，但還是會產生瞬時的感應電流，作用到關鍵電子元器件上時會造成瞬時失效，從而使系統受到影響，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備中的關鍵電子器件上，使設備內的局部器件失效來實現對整個系統的毀傷的，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入系統的。

　　“前門”耦合是電子系統的天線、傳輸線、傳感器等會作為耦合介質，高功率微波能量會通過這些耦合介質將能量傳輸到系統的發射和接收設備內，由于這些設備的靈敏度較高，接收到較小的能量都會造成設備的損壞。微波能量通過天線和電纜耦合進入設備內部的途徑具體如下：天線耦合，電子設備中的用于接收電磁信號的設備是天線，當高功率微波武器發射處于天線接收頻帶內的強電磁信號時，會使接收設備接收到超過其范圍的能量，進而燒毀。

　　“后門”耦合是高功率微波能量通過系統上的的孔洞、縫隙和電纜接頭等耦合進入系統內部，其通過孔洞、縫隙耦合和電纜耦合進入系統的途徑如下：孔洞、縫隙耦合，高功率微波的波長一般在1mm～1m，當高功率微波的半波長沒有孔洞、縫隙的尺寸大時，微波能量就可以耦合進入電子設備內部，產生感應電壓或電流，使內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電纜上時，若系統電纜及連接部位屏蔽措施不到位的話，微波能量就會通過其產生感應電流進入系統內部，從而引起電子器件的失效或損壞，造成電子設備不能正常工作。

　　2高功率微波武器防護技術

　　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電子設備中去的，所以高功率微波武器的防護采用的就是對“前門”和“后門”耦合的防護。高功率微波武器的防護措施主要有：空域防護，頻域防護，能域防護，時域防護，接地防護。

　　2.1空域防護

　　空域防護是選用特殊的屏蔽材料，采取合理的屏蔽設計，將毀傷性的高功率微波能量在空間上與電子設備內部的電子器件隔離開來，使設備與系統接收到的微波能量達到最低，以此來達到防護的目的。

　　2.2頻域防護

　　頻域防護最基本的手段是濾波，分析系統的頻率特性，將干擾頻率段的信號濾除在系統之外，只接受有用頻率段的信號。通過電纜耦合進入系統的干擾信號，可以通過濾波的方式進行頻域防護。濾波器根據對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行濾波的。在實際使用過程中，損耗和反射濾波器經常一起使用，來達到最好的濾波效果。

　　2.3能域防護

　　浪涌保護器對高功率微波武器的防護體現在能域上，浪涌保護器連接于浪涌干擾的入口，對產生的浪涌干擾電壓限幅或者將其產生的電流從旁路分流掉。浪涌保護器會在浪涌干擾電壓超過閾值時立即將電位鉗住，并且會將電流從旁路分流掉。

　　開關型浪涌保護器是一種擊穿性器件，當浪涌干擾電壓超過擊穿電壓時，浪涌保護器內的電阻就會從高阻值變成低阻值，給電流提供一個分流的旁路。非開關型浪涌保護器件屬于電壓鉗位器件，這種保護器是高度非線性的，當浪涌干擾電壓超過鉗位電壓時，電阻會突然發生變化，將浪涌電壓鉗制到鉗位電壓。

　　2.4時域防護

　　時域上防護高功率微波采用時間回避法，其原理是在高功率微波能量到達系統之前，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電源斷開，或者是將重要信息迅速轉移到專用存儲器中，保護重要信息免受干擾或損壞。

　　2.5接地防護

　　接地防護是主要是通過抑制傳導耦合來進行防護的，是防護“后門”耦合的重要手段。電子設備在受到高功率微波輻射后金屬殼體會產生感應電流，通過將電子設備接入大地，將此感應電流導入到大地中去，以免電子設備受到干擾或損壞。

　　結束語

　　在未來戰場中，電子戰將會是各國之間的主要戰場，高功率微波武器在電子戰對軍用裝備的打擊優勢十分明顯，越來越多的國家開始研究新型高功率微波武器。面對新型武器的威脅，電子設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中立足不敗之地。本文介紹了高功率微波武器的特點和高功率微波武器防護的常用措施，為電子設備設計過程中的高功率微波防護提供參考。

　　參考文獻

　　[1]趙鴻燕.國外高功率微波武器發展研究[J].航空兵器,2018,(5):21-27.

　　[2]王寧,金雪雁.高功率微波國外發展現狀以及與電子戰的關系[J].航天電子對抗,2018,(2):61-64.

　　[3]楊會軍,李文魁,李鋒.高功率微波及其效應研究進展綜述[J].航天電子對抗,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].現代雷達,2017,39(11):68-72.

　　相關期刊推薦：《現代雷達》(月刊)創刊于1979年，由南京電子技術研究所主辦。是我國雷達界最具代表性的刊物，國家中文核心期刊。《現代雷達》全面報導國內外先進雷達技術，總裝備部將其列為我國進行國際交流的十大重點國防科技刊物之一。榮獲電子工業部優秀編輯質量期刊獎;優秀規范化期刊獎;優秀出版質量期刊獎;2009-2010年工業和信息化部“精品期刊獎”。

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