【摘 要】
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在现代战争中,电磁频谱优势是获得海、陆、空、天和网络空间优势的主要指标和基本组成部分。电磁频谱从支撑环境被提升到关键作战空间的高度,高性能电子侦察则是打赢电磁频谱战的先决条件。传统电子侦察系统主要依托金属天线和经典超外差接收机,受经典理论和器件限制,难以实现接收孔径小型化、测量灵敏度和测量精度等性能提升,无法满足电磁频谱作战需求。根据里德堡原子在量子体系下的电磁波精密测量,量子噪声比经典热噪声小几
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在现代战争中,电磁频谱优势是获得海、陆、空、天和网络空间优势的主要指标和基本组成部分。电磁频谱从支撑环境被提升到关键作战空间的高度,高性能电子侦察则是打赢电磁频谱战的先决条件。传统电子侦察系统主要依托金属天线和经典超外差接收机,受经典理论和器件限制,难以实现接收孔径小型化、测量灵敏度和测量精度等性能提升,无法满足电磁频谱作战需求。根据里德堡原子在量子体系下的电磁波精密测量,量子噪声比经典热噪声小几个数量级,可以实现超灵敏测量;里德堡原子传感器性能与其形状和待测电磁波波长无关,使得单个原子传感器实现射频波段从DC到THz全覆盖。基于里德堡原子的量子测量体制在电子侦察中体现出相较于传统电磁波测量体系的理论优势。为了提升电子对抗的侦察性能,本文开展了以下研究:1.将基于里德堡原子的微波超外差精密测量技术应用到电子侦察领域,简要描述了该系统实现微波信号测量的基本工作原理,构造了原子超外差精密测量的数学模型,分析了里德堡原子的电磁感应透明（Electromagnetically induced transparency,EIT）效应及其物理内涵,构建了基于里德堡原子量子测量体制的微波量子侦察系统架构,完成了实验室条件下的微波量子侦察测量实验;2.以铯原子体系总角动量F=4为例,分析了铯里德堡原子频谱覆盖优势,通过计算建立了“频率-能级”初步对应关系,得到了L、S、C、X、Ku、K、Ka等不同雷达波段下铯原子频谱覆盖率的分布情况;3.针对电子侦察的五大参数,提出基于量子超外差的无源测向方法和基于里德堡原子EIT光谱的交叉组阵微波极化测量方法,实现了微波信号的到达时间、幅度、频率、相位、方位、极化等参数测量,其中基于原子传感器的干涉仪一维组阵方法可实现角度误差不超过0.4%的无源测向能力,基于里德堡原子EIT光谱的极化角度分辨率达到0.5°,为电子侦察与辐射目标识别提供了多维度信息。
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