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电磁干扰的现状和趋势

   2008-04-12 3190

  高功率微波武器高功率微波武器的输出频带远没有电磁脉冲宽,但其主频可落在几百兆赫兹至几十吉赫兹范围内(波长可达米甚至毫米),而且频带窄,能量相对集中。因此,高功率微波武器对雷达等系统的打击效果更佳,波长短的另一优点是,它比电磁脉冲更容易从后门耦合到系统内部,这带来更大的杀伤几率。高功率微波武器可能以微波弹和强力干扰机两种形式存在。微波弹由磁通量压缩发生器或磁流体力学发生器向虚阴极振荡器供电产生吉瓦量级的微波,再由天线向外定向发射,属典型的窄带,打击目标相对固定,如专门攻击导弹寻的头或某种雷达,因此作者认为用火炮发射微波弹拦截导弹很诱人,而用于攻击雷达,除无需精确瞄准外,看不出比反辐射导弹有什么特殊优点。强力干扰机以车辆、飞机和军舰为平台,可能采用相对论速调管等微波器件,由电容器或炸药提供能源,问题的关键应解决提高重复发射率等问题。强力干扰机显然是一种很好的自保护武器,国外认为可用它攻击反辐射导弹。

  超宽带(UWB)干扰机这类射频武器的最大优点是可做得小型、紧凑和轻便,而且所含频谱丰富。和微波弹一样,它的主频在微波段,但频带又相当宽,有的达吉赫兹,因此,超宽带干扰机作为飞机的自保护装置是很有前途的。现有的超宽带源峰值功率已达几十吉瓦,脉冲重复频率为兆赫兹。但是,超宽带源的平均功率并不高,因此频带不宜过宽,否则能量太分散。

3.3 射频武器效应

 射频武器辐射功率强大,无需精确瞄准,并且大气对于微波几乎是“透明”的(大气击穿例外),这些优点使得射频武器具备过去的电子战武器无法想象的效应。

  攻击效果一般分三个等级:硬杀伤(destroy,burnout)、扰乱(degrade,upset)和干扰(interference)。硬杀伤彻底毁坏电子元件,甚至导致导弹和飞机等武器的自毁;扰乱也许称为“失效”更好(也有人称其为“反转”),是指电子元件在未损坏的情况下,整个系统处于混乱状态,无法或暂时无法恢复正常状态,虽然射频武器攻击已停止。

  耦合途径分为前门(front-door)耦合和后门(back-door)耦合两种。前门就是电子系统的工作通道,如天线,天线包括发射器和接收器两大部分,但RF武器主要攻击接收系统,因为发射系统本身能忍受很大的功率(几百瓦),而接收信号往往只有毫瓦量级,因而接收系统要脆弱得多。后门是电子系统的非工作通道,如一些裸露的电缆,外壳上的一些缝隙等。从前门攻击需知道靶的更多信息,从后门虽无需了解过多的靶信息,但攻击确定性太差。

  杀伤机制射频武器的真正杀手是在靶中产生的感生电流和感生电压。电磁脉冲的能量主要集中在低频部分,由于波长长,主要在靶外壳上产生感生电流和感生电压;微波弹波长在厘米或毫米量级,可从靶外部的缝隙耦合到系统内部破坏电子元件。对电子元件的破坏机理分热效应和场效应两种,热效应主要由毫秒量级的长脉冲造成,电子元件上累积的热量有一个可传递过程;场效应为纳秒量级的短脉冲造成,在高场强短时间作用下,元件上热量无法向外散发,破坏能量阈值比热效应低。无论长脉冲还是短脉冲,重复频率越高,杀伤概率越大。

  攻击目标射频武器攻击的最佳目标之一是军用和民用电子中心(削弱敌方军事基地的运作能力),如指挥部、军舰、通信大楼和政府要地等。这些目标要做到很好的电磁屏蔽是不可能的,后门特别易进入。射频武器的攻击目标之二是敌防空系统(压制敌防空系统,简称SEAD)。攻击目标之三是战术导弹(武器平台的自我保护),地空、空空和舰空导弹都在主要打击目标之列,摧毁更好,但使其迷失目标或偏航即达到目的。

3.4 装备情况

  目前可确定的是,美军曾经进行过电磁脉冲炸弹实验(当时靶未受破坏,但在离靶三百多米远的地方,一些私人汽车的点火装置和发动机电子控制装置却被毁坏,这说明未加固系统在射频武器的攻击下十分脆弱,也说明微波耦合存在严重不确定性),并将在未来几年内演示几项关键技术。军方尚未正式采购任何装备。至于俄罗斯研制出微波弹或向澳大利亚出售微波弹等报道,作者认为,不过是一些前期基础技术,远没有达到武器化的水平。

4. 总结

  在短期之内,现有的干扰技术是不会退出战争舞台的,但是,从军方的角度来看,干扰始终存在不确定性,因此对电子系统的硬杀伤的诱惑力更大。而且,随着研究的进一步深入,射频武器的成本越来越低,而对它的防范却很难做到完善,且耗资庞大(相较射频武器的研制费更是如此),射频武器的这一特点比常规的电子干扰要优越得多。当然,射频武器的不确定因素还很多,例如,在压制敌防空系统中采用超宽带干扰对老式的主束宽旁瓣大的雷达效果明显,但对如今一些先进的抗干扰雷达是否有效则是疑问。此外,在技术上和作战方式上还存在一些其它问题。但我们可以肯定,未来电子战的方向还是在于大力发展射频武器。

 
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