浅析美国高功率微波效应研究动态

简要介绍了美国国际高级研究计划局(DARPA)发布的“波形捷变射频定向能(WARDEN)”项目、空军研究实验室公布的《定向能和基地防御》和《定向能未来2060-美国国防部定向能技术未来40年远景》报告,重点分析了“WARDEN”项目、《定向能和基地防御》和《定向能未来2060-美国国防部定向能技术未来40年远景》报告中的高功率微波效应研究动态,分析归纳了当前美国高功率微波效应研究进展和研究重点是“深化无人机和巡航导弹高功率微波后门扰乱效应机理,提升高功率微波武器系统对无人机和巡航导弹的攻击距离”,这些结论可为我国高功率微波效应研究提供重要参考。

基于热对流和微波效应的地铁站雨伞快干装置

针对当前我国地铁站内潮湿雨伞污染地面、沾湿衣物等问题,设计一种基于热对流和微波效应的雨伞快干装置。该装置利用热风干燥、微波效应和冷风相结合的方式,实现雨伞快干(约为12 s)。所设计的传送机构能够实现全自动快干,配合凹凸型湿伞放置箱,满足不同型号雨伞自由放置的需求,大大提高行人干燥湿伞的积极性。此外,底层温气能够使湿裤脚、湿鞋快干,二次回风和冷凝装置能够实现节电节水效果。

微波效应实验最小样本量估计分析

为规范微波效应实验最小样本量,采用区间估计的统计推断方法,开展了样本作用概率与总体作用概率对应关系的分析和研究工作,对满足一定置信度和一定总体作用概率下所需要的最小样本量进行估计。研究结果表明,实验最小样本量确定为10是较为合理的。在80%的置信度下,当10支样本量样本作用概率达到70%时,总体作用概率置信下限约为51.6%。通过该方法能够将所获取的微波效应数据通过同一指标"总体作用概率置信下限"进行有效整理。

随机耦合模型在高功率微波效应中的应用

分析了微波混沌腔体系统中关键部位感应电压的统计问题,介绍了随机耦合模型在高功率微波效应研究中的计算方法和应用,并以计算机机箱为实验系统,开展了电磁波耦合入计算机机箱腔体的电磁干扰问题研究,对其电路板上关键部位感应电压的统计计算和实验结果进行了比较,其结果基本一致。随机耦合模型在波混沌系统中感应电压的统计探讨为高功率微波效应、电磁兼容等研究提供了一种新的思路。

模糊神经网络系统在微波效应数据处理中的应用

描述了建立神经网络驱动的模糊系统的基本过程 ,结合部分微波效应数据建立了一个小型的效应预测评估模型。对应于学习样本 ,给出了网络输出值与样本输出真实值的比对情况 ,并对部分非学习样本输出值进行了预测 ,由对比情况可知 ,网络系统基本能够再现原始数据的真实面貌 ,并能对未知事件有一定的预测能力 ,作为一种效应数据处理方法 ,模糊神经网络系统具有一定的潜在应用价值。

基于贝叶斯序贯方法的微波效应实验设计

提出了一种基于贝叶斯验后概率的序贯检验方法,建立了检验的判别准则,给出了判别准则临界值的计算方法。在给定截尾实验次数的条件下,提出了一种截尾方案,建立了截尾判断方法。将其用于解决验证效应物在微波作用下失效概率达到给定水平的微波效应实验设计问题,给出了相应的实验方案和所需样本量的估计。最后,通过实例对上述方法的应用过程进行了说明,并和现有方法进行了分析比较。

偏最小二乘回归在微波效应预测中的应用

引入偏最小二乘回归(PLSR)原理和方法应用于微波效应实验数据的预测,得到的预测精度与自适应神经模糊推理网络(ANFIS)结果基本一致,平均相对误差小于3%。实例分析了PLSR方法与ANFIS方法对建模数据样本量的需求,在建模样本数较少条件下,PLSR所建模型的预测精度均高于ANFIS模型。因此PLSR方法更适用于微波效应小样本数据的预测,更有利于实际应用。

自适应神经模糊推理网络在微波效应预测中的应用

针对微波效应的预测问题,采用自适应模糊神经网络的方法,以微波参数和作用阈值为参变量,初步建立基于自适应神经模糊推理网络的微波效应预测模型,并引入置信水平、置信区间等概率统计概念对模型的预测能力进行评价。通过学习样本和检验样本与模糊预测输出的对比结果表明:自适应神经模糊推理网络对样本需求少,预测能力强,泛化误差小,具有一定的应用推广价值。

基于高频微波效应的箱体散热孔阵的屏蔽效能

基于单孔屏蔽效能理论,推导出圆孔阵和方孔阵在总面积相等时孔的大小和形状对屏蔽效能的影响,以及电磁波频率、孔缝数目、箱体厚度等参数和屏蔽效能的关系.通过仿真分析了屏蔽箱体散热孔阵在0～10 GHz时的屏蔽效能,比较了各种孔阵的屏蔽效果,同时给出了箱体内的电场强度云图,分析了电磁场通过孔缝时的衍射效应对屏蔽区域内场分布的影响.结果表明：当散热孔阵总面积相同且孔的有效孔径远大于干扰电磁波波长时,孔阵数目越大,对高频电磁干扰的屏蔽效能越好,且孔的形状对屏蔽效能影响的区别越明显.

均匀设计在微波效应实验研究中的应用

均匀实验设计是对微波效应研究现行的全面实验方法的改进,从实验参数空间中挑选有代表性的实验点进行实验,以减少实验所需样本量,降低实验成本。对低噪声放大器的微波效应实验进行两因素六水平的均匀设计,与同条件下的全面实验方法相比理论上节省75%的实验样本量。经仿真实验证明,采用均匀设计结合实验后数据处理,可达到与全面实验类似的效果,预测平均相对误差小于5%。

多级PIN限幅器高功率微波效应研究

基于PIN二极管电热自洽耦合模型,构建了两级PIN限幅器高功率微波(HPM)效应电路模型。根据模拟模型设计加工了两级限幅器实验样品,限幅器输入、输出特性注入实验数据与模拟计算结果基本一致,验证了多级限幅器模型的有效性,表明该多级PIN限幅器模型能够应用于HPM效应模拟。针对不同HPM波形参数进行了HPM效应模拟,计算结果表明:随着注入功率的增大,脉宽增宽,前级厚I层PIN二极管结温升比后级薄I层PIN二极管结温升要高,因此厚I层PIN二极管更易受到损伤;而频率和前沿参数对结温升影响较小。

微波混频器高功率微波效应等效电路建立及仿真

利用先进设计系统软件设计并制作了单端混频器电路。开展了高功率微波注入效应实验,获得了一组损伤程度不同的混频器。通过测试二极管的伏-安特性曲线和分析失效机理,用拟合方法建立了损伤二极管的等效电路模型。基于此模型建立了损伤混频器等效电路,并对其被高功率微波损伤前后的输入输出特性进行了仿真计算,其变频损耗与混频器损伤后的实验测试结果相吻合。结果表明:损伤二极管的等效电路模型为在正常二极管结电阻两端并联一损伤等效电阻,其阻值大小反应了混频器的损伤程度,阻值越小,损伤越严重。

地雷电引火头的高功率微波效应研究

高功率微波 (HPM)武器是一种对付 C4 I和各种电子系统的新概念定向能武器。高功率微波扫雷是一种正在发展的高新技术。通过地雷电引火头的 HPM效应模拟实验和用时域有限差分方法 (FD- TD) ,计算HPM照射下地雷电引火头的感应电流 ,分析了地雷电引火头的 HPM效应机理 ,初步探讨了地雷在

微波接收前端高功率微波效应实验研究

高功率微波可通过雷达、电子战装备的天线进入装备内部,这种方式耦合能力强、峰值幅度大,容易造成装备电磁干扰或损伤.因此,有必要开展高功率微波对电子设备的作用效应和防护研究.针对设备级高功率微波效应研究较少的现状,以某X波段微波接收前端为对象,采用注入法开展高功率微波损伤效应实验,获取了效应现象和数据.结果显示,无限幅器保护时,注入微波的峰值功率达到48.8 dBm,单个脉冲就能损伤微波接收前端的低噪声放大器;采用限幅器防护后,注入微波的峰值功率需增加到60.7 dBm,脉冲数增加到100个才能实现微波接收前端的损伤.实验表明,能量沉积是进行损伤的必要条件,通过高峰值功率短脉冲或长脉宽脉冲串,高功率微波都可以对电子设备中的敏感器件造成损伤,综合运用峰值功率、脉宽和脉冲数等参数可增强高功率微波作用效应.在此基础上,还分析了典型参数高功率微波武器对电子设备的作用距离、作用规律,可为武器装备高功率微波效应评估和防护设计提供参考.

计算机系统高功率微波效应

在进行计算机的高功率微波（HPM）效应研究时，一般采用空间辐照法来获取具体整机系统的微波效应阈值和宏观效应规律，该项研究结果具有较高的实用价值。但对于微波辐照系统的敏感度研究来说，由于辐照效应的影响因素较多，测得的数据重复性较差，需要大量的实验数据支撑，文中在此基础上进行总结。

利用微波效应对水型乳状液破乳的研究

水/油乳状液,由于天然表面活性剂如沥青质和树脂的存在在油井中形成。这些分子强烈地稳定水/油界面和防止聚结合成了表面活性的离子液体,并第一次评价了它作为破乳剂代理为水包原油轻型,重型和超重型墨西哥原油在常规和微波介电加热的条件下的性能。利用微波照射加速和显著增加超重型原油乳液的破乳的效率。

高功率微波效应物有效接收截面测量

依据电磁场的基本原理定义了微波有效接收截面，并针对某一特定高功率微波效应物，利用现有测量系统在较宽频带内，对其有效接收截面进行了初步的测试，给出了测试结果图形，并加以释。对微波照射下物体的有效接收截面进行了一定的分析和研究，对电子设备受微波照射的响应进行了初步的实验探索，结果为ＨＰＭ对电子设备产生的效庆的非普适性提供了佐证。

电场强度对微波场非热效应杀菌效果及机制的影响研究

目的研究在相同辐照时间和样品终温下,不同电场强度对微波场非热效应灭活生孢梭菌的效果及机制的影响。方法利用同步升温法将微波场的热与非热效应区分开来,以获得非热效应对微生物的影响。基于微波加热腔内电场强度呈中间高两边低的分布,将初温不同的两组样品置于加热腔内不同位置(1号和2号位)以分析不同的电场强度对微波场非热效应的影响。经相同处理时间后样品终温基本一致(排除温度对非热效应的影响),进而分析电场强度对非热效应的杀菌效果及机制的影响。通过平板计数法、紫外分光光度计和激光共聚焦扫描显微镜分析不同电场强度对非热效应带来的杀菌效果、胞内大分子的泄漏量以及细胞膜通透性变化的影响。结果初温为10℃和30℃的样品分别在电场强度较大的1号位和电场强度较小的2号位经微波辐照1.5 min后,两样品终温无显著差异(P>0.05)。微波场非热效应导致的1号位微生物降低的数量级、胞内大分子的泄漏量以及细胞膜通透性的改变均显著高于2号位(P<0.05)。结论相同的辐照时间下,随电场强度的增大微波非热效应对细胞膜通透性的破坏作用也随之增强,造成更多的胞内物质泄露,最终导致更多的微生物灭活。因此,电场强度的增加可以带来更多的非热效应及其对微生物的致死效果。

微波处理对刺槐豆胶多糖结构特征的影响

采用微波辅助法(microwave-assisted extraction,MAE)和热水浸提法(hot water extraction,HWE)处理刺槐豆胶,并对得到的刺槐豆胶多糖(locust bean gum polysaccharide,LBGP)进行分子量及分子量分布、糖链构象、单糖组成、糖苷键类型等一系列表征进行分析。通过比较发现,MAE-LBGP的分子量(2.744〜3.777×10^(6) g/mol)显著高于HWE-LBGP(1.222〜1.593×10^(6) g/mol),且具有更宽的分子量分布,不均一性的增强使得糖链呈现出更加多样化及更为紧密的构象特征,而HWE-LBGP的构象则表现得相对单一和松散。经由两种提取方式得到的LBGP具有相同的单糖组成种类(甘露糖和半乳糖)和糖苷键类型(1→4与1→6位连接键)。以上结果归因于在微波效应的作用下,溶剂的极化作用增强,提取能力增加,并通过增强溶剂的传质能力,获得了高分子量和更宽分布的多糖所致。本研究为微波技术在多糖提取应用方面提供了支持和帮助。

高功率微波信号对PIN限幅器温度分布的影响特性

针对高功率微波波形参数对限幅器温度分布特性的影响,基于双级PIN限幅器的场路协同仿真模型对微波脉冲幅值、频率对温度分布的影响展开了仿真研究。结果表明:微波脉冲幅值、频率的提升会使双级PIN限幅器中PIN二极管的高温区域分布向P区拓展、高温区域分布范围扩大;相对而言,微波脉冲幅值对温度分布的影响更为显著,频率对温度分布的影响相对较小。