（解放軍91404部隊 秦皇島 066001）

1 引言

隨著新技術不斷投入戰(zhàn)場使用，以高功率微波、電磁炸彈等為代表的新概念武器，能產生極具破壞性的電磁效應，通過傳感器天線前門耦合、電器接口后門耦合等方式，對電子信息武器裝備造成不可逆毀傷。目前，電子戰(zhàn)裝備主要以完成偵察支援、有源/無源干擾等任務為關注重點，但隨著強電磁脈沖武器的迅猛發(fā)展，電子對抗裝備基于外部他擾的高威脅電磁輻射防護要求日益凸顯，如何客觀評價雷達對抗裝備電磁防護能力變得更加迫切。

2 高功率微波武器

2.1 高功率微波武器毀傷機理

高功率微波武器（HPMW）是一種發(fā)射高功率微波（HPM），直接殺傷、破壞或使目標喪失作戰(zhàn)能力的新概念武器［1］。高功率微波武器工作范圍在30MHz～300GHz之間，功率大于100MW，主要利用強大能量以電磁波的形式對雷達系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、計算機系統(tǒng)甚至電力系統(tǒng)等設施進行破壞，從而癱瘓整個指揮、通訊、情報系統(tǒng)。

高功率微波武器既能夠對電子信息裝備產生毀傷，同時也對作戰(zhàn)人員產生一定傷害，具備“軟”、“硬”殺傷能力［2～3］。

高功率微波武器對電子武器裝備毀傷機理主要包括電效應和熱效應。電效應是在傳感器前段通過“前門”耦合，大功率信號對抗燒毀模塊進行沖擊形成損傷，同時也會通過電纜、電連接器等“后門”耦合，在金屬表面和導線產生表面電流，并在終端節(jié)點產生電壓，使電子設備出現(xiàn)假信號或造成電擊穿。熱效應是電子武器裝備表面吸收微波能量，引起過量發(fā)熱，使電子設備失效或使武器表面的物理形狀變形，甚至直接燒毀［4］。

高功率微波武器對人員毀傷機理主要包括熱效應和病效應。熱效應是人體受到微波輻射后，全身或局部組織受熱導致溫度升高，可致皮膚或內部組織嚴重燒傷，甚至死亡。病效應是人體受到一定強度微波輻射后，中樞神經系統(tǒng)及心血管等系統(tǒng)受到影響，產生神經錯亂、記憶力衰退、行為錯誤，甚至致盲、致聾或心肺功能衰竭［5］。

在不同功率密度條件下形成的毀傷效應見表1。

表1 不同功率密度條件下的毀傷效應

2.2 美俄高功率微波武器發(fā)展

高功率微波武器作戰(zhàn)平臺主要有三種形式，分別是陸基式、?；胶涂栈?。陸基、海基主要以防護為主，以車輛、艦船為平臺，用來保護指揮中心、重要基地、機場和艦船等目標。空基式主要是以進攻為主，以飛機、導彈為平臺，攻擊空中、陸地和海上目標［6］。

1）陸基高功率微波武器

陸基高功率微波武器安裝在地面固定設施或移動車輛上，主要用于攻擊飛機、戰(zhàn)術導彈、裝甲車輛等，通過對目標定位和跟蹤，發(fā)射高功率微波束進行照射，具有極強的毀傷能力，一般可重復使用。如美國Phaser高功率微波武器系統(tǒng)能夠擊落無人機蜂群，還能摧毀目標范圍內的汽車、坦克、直升機及其他電子設備。俄羅斯研制的Krasukha-2車載高功率微波干擾系統(tǒng)，可在上百千米外對預警機實施干擾，Krasukha-4是最新的陸基電子壓制和防護系統(tǒng)，能夠對抗戰(zhàn)場監(jiān)視機、無人偵察機以及偵察衛(wèi)星等。

還有一種微波武器是主動拒止系統(tǒng)（ADS），功率較低，一般作為非致命武器用于反恐行動。它發(fā)出的微波被人吸收后，會導致人體皮膚的生物反應和非致命疼痛。美軍目前將“無聲衛(wèi)士”系統(tǒng)和“警惕鷹”系統(tǒng)一起組成探測網，可用來作為機場或港口機動的遠程防御［7～9］。

2）海基高功率微波武器

?；吖β饰⒉ㄎ淦饕运媾炌?、潛艇和艦載機等海軍裝備為發(fā)射平臺，主要有艦載式和彈載式。艦載式主要裝備在艦船固定設施上，具有功率高、天線大和作用距離遠等優(yōu)點，對來襲目標可以保證比較高的殺傷概率，主要用來裝備自身的防護。彈載式主要依托艦船等裝備而發(fā)射的高功率微波彈，具有作用距離遠、作戰(zhàn)靈活等優(yōu)點，能夠對空中要害目標，甚至地面重要目標進行遠程打擊，是一種典型的攻防兼?zhèn)湫蜌⑹诛滴淦鳌?/p>

美國海軍已經在提康德羅加級導彈巡洋艦上開展了多次微波武器系統(tǒng)試驗，并可利用艦載雷達天線發(fā)射高微波能量，對其改裝后，可作為?；吖β饰⒉ㄎ淦鞯陌l(fā)射系統(tǒng)，以殺傷電子設備。

3）空基高功率微波武器

空基高功率微波武器以作戰(zhàn)飛機、無人機及導彈等空中飛行器為發(fā)射平臺，具有高機動性、可實現(xiàn)遠距離作戰(zhàn)、效費比高等優(yōu)點，一般分為機載式和彈載式。機載式能夠對空中、地面及海面目標實施攻擊，主要應用飛機的近距自衛(wèi)、無人作戰(zhàn)飛機、機載遠距離干擾武器以及聯(lián)合戰(zhàn)機的超視距攻擊等。彈載式是通過在炸彈或導彈戰(zhàn)斗部上加裝高功率微波發(fā)射系統(tǒng)，將炸藥爆炸的化學能轉換成電磁能，再由微波器件和天線向目標輻射高能微波，以擊穿或燒毀目標中的敏感電子器件。以導彈為微波發(fā)射平臺實現(xiàn)了高機動性，拓展了作戰(zhàn)范圍，能夠對陸、海、空等目標實施遠程精確打擊。

美國空軍啟動一個聯(lián)合能力技術演示驗證項目-反電子設備高功率微波先進導彈項目（CHAMP），將高功率微波武器系統(tǒng)配裝在巡航導彈上，甚至無人機和第五代戰(zhàn)機，可以實現(xiàn)對陸地目標的全頻譜干擾覆蓋及毀傷打擊，能夠破壞艦船上的大量電子設備，從而大大降低其戰(zhàn)斗效能，并可以實現(xiàn)對空中目標的超視距干擾和攻擊。

3 高功率微波武器對雷達對抗裝備影響

高功率微波武器對雷達對抗裝備的影響主要有兩種方式：前門耦合和后門耦合。前門藕合通過天線前端進人，主要毀傷限幅器等抗燒毀模塊；后門藕合則是通過一些端口、電纜等饋入，主要對電子器件、電路板、存儲介質等產生損傷。

當雷達對抗系統(tǒng)遭受高功率微波武器攻擊時，因為偵察系統(tǒng)需要接收電磁波，因而“前門”始終是敞開的，電磁脈沖通過天線饋入，一般傳感器后端都有抗燒毀模塊，高微波能量首先對限幅器產生沖擊。如果脈沖功率突破限幅器等保護器件防護閾值，就會造成器件損毀。因此，對雷達對抗系統(tǒng)的損傷程度與進入傳感器的能量以及防護器件本身的易損性有關。

在高功率微波武器發(fā)射的有效功率確定的情況下，進入雷達對抗系統(tǒng)的能量與兩者之間的距離以及天線增益等因素有關：

式中：Pl為雷達對抗系統(tǒng)接收前端的功率；Gl為雷達對抗系統(tǒng)接收天線增益；Pj為高功率微波武器發(fā)射機功率；Gj為高功率微波武器發(fā)射機天線增益；R為高功率微波武器與雷達對抗系統(tǒng)之間距離；λ為波長。

假設高功率微波武器功率1GW，X波段，雷達對抗系統(tǒng)接收機天線增益17dBi，可以推算出高功率微波武器在不同距離上形成的功率密度，以及接收機抗燒毀模塊所承受的脈沖功率值，具體見表2。

高功率微波輻射也會通過穿透設備的各種縫隙、孔洞或電纜接口等“后門”耦合方式進入雷達對抗系統(tǒng)內部。當耦合的功率值足夠大時，會對設備電子元器件、集成電路、存儲介質等造成噪聲干擾、高壓擊穿和器件燒毀。不同的電子設備因其耐壓值的不同有不同的毀傷閾值，“后門”耦合的功率能量很難直接進行量化，一般需要通過試驗的方式進行數(shù)據采集處理。

表2 高功率微波武器在不同距離處形成的功率密度

通過“前門耦合”和“后門耦合”進入雷達對抗系統(tǒng)的高功率微波能量按其影響效應大小大致分為三個等級：第一級，相當于超級干擾系統(tǒng)，高于當前戰(zhàn)場上普遍使用的干擾系統(tǒng)功率，能夠形成壓制干擾；第二級，能夠破壞系統(tǒng)中的電子元器件；第三級，能夠對目標加熱形成毀傷［10］。

4 雷達對抗裝備電磁防護試驗驗證

雷達對抗裝備單系統(tǒng)電磁防護試驗，從考核內容上分為兩個層面，一個是“前門”抗燒毀能力，按指標進行考核；另一個是“后門”抗感應能力，按效果進行考核。從考核形式以上可以分為內場仿真試驗和外場動態(tài)試驗。

4.1 內場仿真試驗

內場仿真試驗一般在微波暗室內進行，利用高功率微波源形成相應強度的高功率脈沖微波，檢驗雷達對抗裝備抗燒毀能力和防電磁感應能力。

具體設備布設情況見圖1。

圖1 微波暗室設備布設圖

在進行脈沖功率強度設計時，可根據未來作戰(zhàn)樣式需求進行量化。想定敵人采用巡航導彈方式在距離雷達偵察裝備50m～1000m處爆炸形成高功率電磁脈沖，功率1GW，則在偵察天線口面形成的功率密度為8mW/cm2～3W/cm2。要想考核雷達對抗裝備電磁防護能力，就要利用微波信號源通過功率放大器生成相應的功率密度。

在考核電磁防護能力時，通過“前門”耦合的脈沖功率能量，主要反應在天線前端限幅器的抗燒毀能力，通常情況下通過到達偵察天線口面的脈沖功率值來反映，一般不直接采用功率密度。微波信號源在偵察機天線口面形成的功率密度和功率之間的的轉換關系見表3。

表3 微波信號源形成的功率密度與功率轉換關系

在內場仿真進行試驗設計時，需要重點關注幾個要素環(huán)節(jié)：

1）輻射脈沖功率值需要逐步增加，以防設備器件突然大面積毀傷；

2）在偵察天線口面需要加裝監(jiān)測設備，用于監(jiān)測脈沖功率；

3）設備機柜需要安置于屏蔽艙或電磁隔離空間內，以防電磁脈沖直接輻射；

4）測試時，轉臺需要360°轉動，以便全方位檢測；

5）效果評估時，既要檢查限幅器抗燒毀情況，也要檢查機柜內部器件損毀情況。

4.2 外場動態(tài)試驗

外場動態(tài)試驗在海上實際環(huán)境下進行，微波信號源需要高功率微波模擬設備架設在保障艦船上，通過空間輻射的方式進行。由于電子對抗裝備安裝在實際艦艇上，在全艦電磁防護下，電子對抗裝備的“后門”耦合效應更加接近實際。

在外場試驗設計時，需要重點關注以下環(huán)節(jié)：

1）高功率微波模擬設備進行大功率脈沖輻射時，功率需要可控并逐步遞增；

2）艦船上人員需要進行防護，以免遭受輻射危害；

3）艦船上測量保障電子設備需要考慮防護措施，以免影響數(shù)據測試記錄。

通過內場仿真試驗和外場動態(tài)試驗，基本可以摸清雷達對抗裝備抗電磁輻射能力，同時根據試驗數(shù)據也可以指導修訂完善裝備指標論證［11］。

5 結語

未來戰(zhàn)場上高功率微波武器的使用已引起各國強烈關注［12］，面對高功率微波武器的威脅，摸清雷達對抗裝備的電磁防護能力底數(shù)是目前我們急需解決的問題。只有在深入關注高功率微波武器發(fā)展的同時做好電子武器裝備的電磁防護工作，才能提前做好預防工作，才能在未來戰(zhàn)爭中掌握主動權。本文介紹的雷達對抗裝備電磁防護能力試驗，對其他電子設備的電磁防護能力驗證也具有普遍的借鑒應用價值。