高功率微波系统中弧光效应诊断预警系统设计

电弧放电效应是高功率微波系统中普遍存在的问题,为了确保微波系统的安全稳定工作,通常需要一种快速且稳定的诊断预警系统对电弧放电效应进行在线监测。利用开源硬件和LabVIEW数据采集软件设计了一套实时监测装置,该装置可以在数十微秒量级以内实现对腔体内电弧放电产生响应,从而达到保护高功率微波腔体的目的。该装置安装在耦合器的探测器室,并采用了一种冗余硬件设计方法来提高系统的稳定性。本文主要讨论该微波腔体电弧放电效应诊断预警系统的设计方案、软硬件架构和性能分析,并给出了该系统的初步实验结果。

高功率微波系统中脉冲辐射天线的研究

高功率微波系统在高能物理、国防军事以及电磁干扰等领域有着重要应用,其中脉冲辐射天线的研究属于高功率微波系统深入研究的一部分,同样的对于相关领域行业的发展有着明显的推动作用。本文主要探讨的是高功率微波系统中脉冲辐射天线的研究,全文在具体展开论述中首先分析了国内外高功率微波系统中脉冲辐射天线的研究现状,其次分析了时域脉冲天线理论的性能参数研究,最后分析了高斯信号激励下的天线性能研究。

基于拦截效率最大化的高功率微波武器系统与中近程防空武器协同作战目标分配模型

针对武器装备技术的发展对防空作战带来的挑战,提出一种基于高功率微波(HPM)武器系统与中近程防空武器协同作战目标分配设计模型。该目标分配模型首先设定作战场景,考虑HPM武器系统的软、硬杀伤效能,与中程防空导弹、近程防空导弹和末端近防炮协同作战,分析HPM武器系统及中近程防空武器的拦截效率,使用模拟退火算法给出目标分配模型求解方法,得出拦截效率最大化的防空武器分配方案。仿真实验结果表明,相比于蒙特卡洛算法和粒子群优化算法,模拟退火算法能够在更短的时间内寻找到拦截效率更高的解,有效解决协同作战中的目标分配问题,为HPM武器系统融入多武器协同防空作战系统奠定基础。

国外高功率微波武器发展研究

高功率微波武器能干扰或损坏敌方重要传感器,毁坏关键电子元器件,对雷达、导航、通信系统、战场感知系统等武器装备有很大威胁,是信息对抗中的重要攻击武器。目前,高功率微波武器技术已成为国际上的一个研究热点,也是正在发展中的一项新概念武器技术,美国、俄罗斯、欧洲防务局等都很重视高功率微波技术的研发和应用。目前,美国在高功率微波源、高功率微波发射和传输、高功率微波效应和防护研究方面处于领先,在高功率微波弹头小型化、波束精确控制方面取得重大突破。俄罗斯在重复频率脉冲功率源和高功率微波产生技术方面处于领先。本文主要对美国、俄罗斯、欧洲防务局高功率微波武器发展情况进行了跟踪研究。

基于微波光子学的光电式高功率微波测试技术研究

针对传统高功率微波测试方法的固有缺陷,介绍了一种基于微波光子学的高功率微波测试方法。基于这种方法设计了一套光电式高功率微波测试系统,这套测试系统具备低扰动、瞬时动态范围大、抗干扰能力强且能同时采集高功率微波时/频域信号特征等优点。使用高功率微波脉冲信号对这套系统进行了试验验证,测得的数据完整的表现了高微波脉冲时/频域的信号特征,验证了这套测试系统和方法的可行性和有效性。

光学探测系统电磁屏蔽设计与应用

光学探测系统在高功率微波系统运行造成的强辐射、强电磁干扰环境下工作,HPM产生的强电磁脉冲会通过后门耦合的方式由探测器前端光学镜头进入内部的电路系统造成光学探测系统瞬间黑屏、图像抖动、器件毁坏等现象,通过采用光学玻璃金属丝夹层的方法研制光窗,在2.4 GHz±100 MHz频段内电磁屏蔽性能达到了65 dB,同时满足探测目标的光窗透过率的要求。经过应用后表明:加载了这种电磁屏蔽光窗的光学探测系统在HPM工作时图像稳定,未受到干扰。

电容器充电电源的电磁兼容设计

高功率微波系统工作时会在其周围环境中产生很强的电磁干扰(EMI),充电电源作为高功率微波系统所必须的设备,需要对其进行针对性的电磁兼容设计,以确保自身能够在强干扰的电磁环境中正常工作。针对此问题,首先对实验室以往的充电电源出现的干扰问题进行了分析,然后在此基础上采用滤波、屏蔽、接地、强弱电分离、光纤隔离以及数字滤波等软硬件结合的多种干扰抑制与防护措施,成功研制了可在强电磁辐射环境下稳定运行的700 V/6 A电容器充电电源。该电源可在70 kV/m场强的超宽谱电磁环境下正常工作,满足使用要求,有力保障了整个高功率微波系统的正常工作。

Theoretical Analysis of the Interaction between the High-Power Microwave and the Electronic Circuits

A simple theoretical model based on plasma physics is presented to analyze the microwave plasma effects on the electronic circuits.Results show that under certain parameter conditions the threshold for damaging the electronic circuits decreases with the decrease of the frequency of the high-power microwave.In addition,the oscillation amplitudes of the plasma electrons increase dramatically when the plasma frequency is near the high-power microwave frequency, which can easily damage the electronic circuits.