亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        高功率微波武器的被動(dòng)測向研究

        2021-01-09 07:09:10高偉偉李敬軍
        艦船電子對(duì)抗 2020年6期
        關(guān)鍵詞:單脈沖被動(dòng)武器

        高偉偉,李敬軍,張 弟

        (1.海軍航空大學(xué),山東 青島 266041;2.解放軍91208部隊(duì),山東 青島 266102)

        0 引 言

        目前,世界主要國家對(duì)高功率微波(HPM)武器的研究都非常重視,見諸報(bào)道的HPM武器包括微波炸彈、導(dǎo)彈和各類車載、艦載、機(jī)載及天基HPM武器系統(tǒng)等[1-4],可以預(yù)見,其在未來的網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)與電子戰(zhàn)中將有巨大的應(yīng)用空間。

        國內(nèi)外針對(duì)HPM武器的研究方向目前主要集中在:HPM武器總體技術(shù),涉及用于非致命拒止或定向能打擊的HPM武器系統(tǒng)及方法;HPM源,涉及磁絕緣振蕩器、虛陰極振蕩器、相對(duì)論磁控管、相對(duì)論回旋管、相對(duì)論回波管、相對(duì)論速調(diào)管等內(nèi)容;脈沖功率源,涉及高功率脈沖開關(guān)和脈沖功率源總體技術(shù);HPM傳輸與發(fā)射技術(shù),主要是針對(duì)常規(guī)雷達(dá)系統(tǒng)天線的改進(jìn);HPM武器的效應(yīng)及防護(hù),主要針對(duì)通信、雷達(dá)等電子系統(tǒng)避免遭受“前門”或“后門”耦合效應(yīng)導(dǎo)致的干擾甚至毀傷以及對(duì)相關(guān)電子器件產(chǎn)生的效應(yīng)進(jìn)行研究。然而,針對(duì)HPM武器的探測卻未見有相關(guān)研究。為避免敵方HPM武器的二次攻擊并實(shí)施有效反擊,確保己方的制勝權(quán),現(xiàn)針對(duì)HPM武器首次攻擊脈沖測向的可行性進(jìn)行探討分析。

        1 HPM武器的特點(diǎn)及危害

        HPM作為一種強(qiáng)電磁脈沖,其目的是在戰(zhàn)爭行動(dòng)或非戰(zhàn)爭軍事行動(dòng)中使敵方的電子設(shè)備毀傷或影響作戰(zhàn)人員使其喪失作戰(zhàn)能力,具有峰值功率高、所處頻帶范圍寬、脈沖短、重頻低等典型特點(diǎn)[5-6]。

        表1 美國研制的部分HPM源性能[7]

        以美國研制的HPM源為例(見表1[7]),可見HPM的峰值功率可達(dá)GW級(jí),脈沖寬度在ns級(jí)別,脈沖重復(fù)頻率則在kHz以下甚至是單次發(fā)射,且雖然所處頻率范圍較寬,但一般是窄帶信號(hào)。峰值功率越高、重復(fù)頻率越高,HPM武器對(duì)敵方造成的傷害越大,而脈寬越窄,窄帶信號(hào)處于越寬的頻帶范圍(1 GHz~300 GHz[7]),則使得HPM更難以被捕捉。

        HPM武器根據(jù)功率大小的不同,通過天線、射頻前端等進(jìn)行“前門”耦合,設(shè)備縫隙、孔洞或金屬殼體感應(yīng)燈進(jìn)行“后門”耦合,可對(duì)通信、雷達(dá)、導(dǎo)航及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等電子系統(tǒng)設(shè)備造成干擾、功能紊亂、毀壞甚至引爆等不同程度的打擊。表2[8]顯示了不同輻射功率密度下HPM武器對(duì)電子系統(tǒng)設(shè)備的危害。

        表2 HPM武器對(duì)電子系統(tǒng)設(shè)備的危害[8]

        有研究表明,當(dāng)HPM距目標(biāo)1 km時(shí),在其附近空域產(chǎn)生的功率密度可達(dá)200 W/cm2,而當(dāng)距目標(biāo)10 km時(shí),在其附近空域產(chǎn)生的功率密度仍可達(dá)20 W/cm2[9]。

        2 對(duì)HPM武器的被動(dòng)測向

        對(duì)于實(shí)施單次攻擊的微波炸彈或巡航導(dǎo)彈來說,很顯然對(duì)其發(fā)射的HPM進(jìn)行探測意義并不大,但對(duì)于可重復(fù)使用的HPM武器所發(fā)射脈沖進(jìn)行探測則有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

        理想狀態(tài)下,敵方開始攻擊之前己方即可發(fā)現(xiàn)HPM武器所在位置;但若在HPM武器攻擊之前不能發(fā)現(xiàn),己方第一時(shí)間對(duì)HPM武器發(fā)射的強(qiáng)脈沖進(jìn)行測量以確定其大致方向,配合其它探測系統(tǒng),最終確定其方位,避免己方遭受二次攻擊并采取相應(yīng)戰(zhàn)術(shù)行動(dòng),則是一種次理想狀態(tài)。

        因此,針對(duì)HPM武器發(fā)射脈沖特點(diǎn),重點(diǎn)考慮遠(yuǎn)場條件下單次HPM脈沖的測向方法,顯然須滿足全空域同時(shí)測向和單脈沖測向2個(gè)必要條件。要滿足全空域同時(shí)測向,搜索式方法不再適合,而要求能單脈沖測向,多脈沖方法也不再適合,這里考慮以下2種方式。

        2.1 全向比幅單脈沖法

        全向比幅單脈沖測向法可表述為[10]:運(yùn)用多個(gè)相互獨(dú)立且波束主瓣毗鄰的天線陣元覆蓋空域內(nèi)360°全方位,對(duì)同一個(gè)HPM脈沖信號(hào)來說,總有一對(duì)相鄰波束會(huì)輸出最強(qiáng)信號(hào)與次強(qiáng)信號(hào),因此可通過對(duì)這一對(duì)信號(hào)的包絡(luò)幅度進(jìn)行比較確定來波方向。

        圖1為典型的全向比幅四天線方向圖。圖中,相鄰天線的張角為θs=2π/N(N=4),HPM脈沖方向偏離天線等信號(hào)強(qiáng)度方向?yàn)棣?,N方向天線輸出信號(hào)最強(qiáng),E方向輸出信號(hào)次強(qiáng),通過對(duì)這2個(gè)方向信號(hào)的后續(xù)比較運(yùn)算可得出θ。全向比幅單脈沖法的方位截獲率較高,對(duì)各種天線方向圖函數(shù)適應(yīng)能力較強(qiáng),但其測向精度較低。

        圖1 全向比幅四天線方向圖

        2.2 線性相位多模圓陣法

        線性相位多模圓陣法是將N個(gè)全方向性天線陣元均勻布置在半徑為r的圓上,固定其中一個(gè)陣元0與圓心的連線為參考方向,對(duì)天線陣元接收到的HPM脈沖信號(hào)加權(quán)合成后進(jìn)行鑒相處理,從而可實(shí)現(xiàn)整個(gè)空域內(nèi)的無模糊測向。

        圖2[10]顯示了線性相位多模圓陣天線陣元原理,陣元r與陣元0的夾角為2mπ/N,HPM入射方向?yàn)棣?,系統(tǒng)對(duì)N個(gè)天線陣元接收的信號(hào)進(jìn)行加權(quán)鑒相處理后得到θ方向。HPM的頻率只會(huì)影響線性相位多模圓陣天線輸出信號(hào)模的幅度而不會(huì)對(duì)相位造成影響,所以脈沖頻率的變化不會(huì)影響測向精度。

        圖2 線性相位多模圓陣天線陣元圖

        3 HPM單脈沖被動(dòng)測向雷達(dá)要求

        通過對(duì)HPM單脈沖測向分析,結(jié)合HPM的特點(diǎn),考慮雷達(dá)系統(tǒng)要求。

        3.1 單基地單脈沖被動(dòng)雷達(dá)

        首先,本文考慮的是接收HPM武器發(fā)射的脈沖并以其為信號(hào)源進(jìn)行測向,所以優(yōu)先選用被動(dòng)雷達(dá);其次,按前文分析,是要對(duì)HPM單脈沖進(jìn)行測向,須選用單脈沖測量雷達(dá);最后,HPM武器是一種定向能武器,其攻擊不可能覆蓋整個(gè)空域,它會(huì)選定戰(zhàn)場某一方向進(jìn)行定向攻擊,而多基地雷達(dá)由于雷達(dá)分機(jī)間距較遠(yuǎn),可能導(dǎo)致同一時(shí)刻僅有某一方向的雷達(dá)分機(jī)會(huì)截獲信號(hào)(或遭到攻擊),所以多基地雷達(dá)不適用于對(duì)HPM武器的測向,應(yīng)選用單基地雷達(dá)。

        綜上,針對(duì)HPM武器的被動(dòng)測向應(yīng)選用單基地單脈沖被動(dòng)測量雷達(dá)。

        3.2 單基地單脈沖被動(dòng)測向雷達(dá)結(jié)構(gòu)分析

        典型的雷達(dá)接收機(jī)組成包括天線、濾波器、限幅器、低噪聲放大器、解調(diào)器、信號(hào)處理等幾個(gè)部分,如圖3所示,實(shí)際雷達(dá)接收機(jī)中可能并不包含所有部分。

        圖3 典型雷達(dá)接收機(jī)組成框圖

        雷達(dá)天線承載微波信號(hào)能量較強(qiáng),對(duì)于遠(yuǎn)場HPM一般不會(huì)出現(xiàn)天線過載現(xiàn)象;有研究表明,HPM濾波器的功率容限很大,一般難于擊穿[11];限幅器在應(yīng)對(duì)HPM時(shí)起到至關(guān)重要的作用,限幅器的性能好,后續(xù)電路可以得到有效的保護(hù),反之,后續(xù)電路將不能正常工作甚至損毀;低噪聲放大器為了追求高靈敏度,往往是雷達(dá)接收機(jī)射頻前端中最為脆弱的環(huán)節(jié),所以一般在設(shè)計(jì)時(shí)與限幅器進(jìn)行一體化設(shè)計(jì),依賴限幅器對(duì)其進(jìn)行保護(hù);解調(diào)器(包括混頻、中頻等)是將微波變換為中頻甚至零中頻的環(huán)節(jié),通過解調(diào)回波信號(hào)后進(jìn)行后續(xù)的信號(hào)處理等環(huán)節(jié)。

        從上述分析可以看出,限幅器在雷達(dá)對(duì)HPM脈沖進(jìn)行測向時(shí)起到至關(guān)重要的作用。

        3.3 限幅器的選擇

        現(xiàn)今研究應(yīng)用較多的有PIN限幅器[12-15]、MOS限幅器[16-17]、等離子體限幅器[18-19]以及自適應(yīng)頻率選擇限幅器[20-21]。根據(jù)HPM特點(diǎn),限幅器必須滿足大帶寬(最寬可達(dá)300 GHz)、高耐受功率、響應(yīng)迅速等要求。固體限幅器雖然響應(yīng)時(shí)間快,但是難以做到大帶寬和高功率要求,等離子體限幅器的響應(yīng)時(shí)間較固體限幅器稍長,卻可以滿足高功率要求,但同樣難以滿足大帶寬需求。表3[22]顯示了2類限幅器的性能差異。

        利用頻率選擇表面和固體限幅器結(jié)合的方式構(gòu)成頻率選擇限幅結(jié)構(gòu)[20]或利用多工器與固體限幅器的組合形成頻率選擇限幅系統(tǒng)[21]的自適應(yīng)頻率選擇限幅器具有響應(yīng)時(shí)間快和滿足大帶寬的需求,但對(duì)高功率要求仍難滿足。綜上,若將等離子體與自適應(yīng)頻率選擇進(jìn)行綜合將會(huì)是較為理想的HPM限幅器,這里提出2種新型自適應(yīng)頻率選擇限幅器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),如圖4所示。

        圖4 2種新型限幅器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

        圖4中限幅器的工作流程可以簡述為:接收到的HPM首先經(jīng)多工器帶通濾波(或頻率選擇表面選頻)后,信號(hào)判別電路確定HPM所處頻帶范圍,控制對(duì)應(yīng)頻帶范圍的等離子體限幅器導(dǎo)通,由等離子體限幅器對(duì)信號(hào)進(jìn)行反射與吸收,達(dá)到衰減HPM的目的,衰減后的信號(hào)同樣經(jīng)信號(hào)判別電路控制進(jìn)入相應(yīng)后續(xù)鏈路進(jìn)行信號(hào)處理,最終得到HPM武器的方向。

        圖4(a)與圖4(b)的區(qū)別在于,在限幅器的前端一種是多工器,而另一種是頻率選擇表面。頻率選擇表面本質(zhì)是運(yùn)用具有周期性陣列結(jié)構(gòu)的人工電磁材料對(duì)電磁場能量分布重新分配[23],可對(duì)HPM進(jìn)行反射或透射處理,可以看作一種特殊的空間濾波器[24]。多工器是將接收到的信號(hào)電流進(jìn)行帶通濾波處理,可以看做一種帶通濾波器,兩者雖然在本質(zhì)上有所區(qū)別,但這里起到的作用都是為了確定HPM的頻段范圍并進(jìn)行濾波處理。

        信號(hào)判別電路主要由信號(hào)識(shí)別和微波開關(guān)兩部分組成,如圖5所示,其通過識(shí)別電路首先確定多工器(或頻率選擇表面)的哪一路有輸出,明確信號(hào)頻段,進(jìn)而控制對(duì)應(yīng)頻段微波開關(guān)開啟,保證后續(xù)相應(yīng)鏈路工作。

        圖5 信號(hào)判別電路組成框圖

        特別要說明的是,這里提出的限幅器結(jié)構(gòu)與已有限幅器一個(gè)較大的區(qū)別在于信號(hào)判別電路的添加。這是因?yàn)?,雖然對(duì)未知HPM測量頻帶范圍要求非常寬,但實(shí)際情形中,HPM一般是窄帶脈沖信號(hào)[7],其不可能貫穿整個(gè)雷達(dá)探測頻段,因此也就沒有必要使雷達(dá)電路一直處于全頻段工作狀態(tài)。信號(hào)判別電路有助于降低整個(gè)雷達(dá)接收鏈路工作量和延長限幅器壽命,并最終達(dá)到精準(zhǔn)處理HPM輸入的目的。

        4 結(jié)束語

        文章根據(jù)HPM的特點(diǎn),提出運(yùn)用單基地單脈沖被動(dòng)側(cè)向雷達(dá)對(duì)HPM武器進(jìn)行測向的設(shè)想,給出了可行的測向技術(shù),并在分析限幅器在HPM測量中重要性基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了2種雷達(dá)限幅器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。后續(xù)研究將重點(diǎn)對(duì)提出的新型限幅器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和HPM武器被動(dòng)測向進(jìn)行實(shí)踐驗(yàn)證。

        猜你喜歡
        單脈沖被動(dòng)武器
        新聞?wù)Z篇中被動(dòng)化的認(rèn)知話語分析
        FDA對(duì)比幅法單脈沖測向的角度欺騙
        主動(dòng)句都能轉(zhuǎn)換成被動(dòng)句嗎
        第五課 拒絕被動(dòng)
        趣味(語文)(2019年5期)2019-09-02 01:52:44
        一類帶有慢變參數(shù)的sine-Gordon方程的單脈沖異宿軌道
        一張圖看懂武器發(fā)展史
        一種帶寬展寬的毫米波波導(dǎo)縫隙陣列單脈沖天線
        請放下你的武器
        退役武器去哪兒了?
        負(fù)荊請罪
        男女视频网站免费精品播放| 免费看久久妇女高潮a| 欧美三级免费网站| 亚洲av噜噜狠狠蜜桃| 三级日韩视频在线观看| 一本精品99久久精品77| 香蕉视频www.5.在线观看| 在线a人片免费观看高清| 成人高清在线播放视频| 亚洲av成人片色在线观看高潮| 国产在线无码一区二区三区 | 国产成人综合美国十次| 天堂8中文在线最新版在线| 国产亚洲精久久久久久无码苍井空| 日日碰狠狠添天天爽超碰97| 国产女精品| 一区二区三区熟妇人妻18| 亚洲黄色av一区二区三区| 狠狠噜狠狠狠狠丁香五月| 在线播放亚洲第一字幕| 天堂在线观看av一区二区三区| 美利坚亚洲天堂日韩精品| 日韩女优视频网站一区二区三区 | 激情综合五月| 黑人巨茎大战欧美白妇| 欧美中文在线观看| 日本一区二区三区专区| 亚洲一品道一区二区三区| 色一情一乱一伦麻豆| 青草国产精品久久久久久| 99久久精品国产片| 亚洲男人的天堂av一区| 亚洲乱码国产乱码精品精| 亚洲综合色丁香婷婷六月图片| 久久久久国产精品四虎| 一区二区三区在线视频观看 | 中文字幕a区一区三区| 亚洲处破女av日韩精品中出| 久久久久久国产精品mv| 无码人妻少妇久久中文字幕蜜桃| 日本激情一区二区三区|