摘 要:高功率微波弹产生高功率电磁脉冲,覆盖面状目标,在目标的电子设备天线线路中产生感应电压与电流,以击穿或烧毁其中的敏感元件。分析和计算电子设备天线对高功率微波信号(HPM)的截获问题,对于定量计算高功率微波弹的杀伤能力非常有意义。文章对超短波电台直立天线截取微波信号提出了一种简便计算方法。
　　关键词: 短波天线 截取微波 计算方法
　　中图分类号: O441.4文献标识码:A 文章编号:1007-3973 (2010) 03-087-01
　　高功率微波(HPM)武器,作为一种新概念武器,正在引起各国的高度重视。高功率微波武器是利用高能的微波电磁脉冲,通过雷达、通信、计算机设备等的天线、孔缝、电源线的耦合进入,直接烧坏雷达、电台和通讯接收机的半导体元件和计算机芯片,从而达到杀伤电子设备的目地。
　　对于超短波电台直立天线,其截获微波的问题比较复杂, 如果高功率微波频率f=6000MHZ,m=5cm则超短波电台直立天线的长度为微波波长的7.5倍,如图1所示。在这种情况下,就难以用对称振子天线理论来计算直立天线对微波的截获问题 。
　　
　　图1 直立天线示意图
　　 因为对称天线分析方法和计算公式是基于对称振子上的电流为驻波分布,而直立天线对于 m=5cm的微波信号来说,线上电流近似处于行波状态。因为天线长度L>> m,信号沿天线存在辐射损耗,线上反射波逐渐减小。但我们可以把直立天线看成一种行波单导线天线。当然,这种近似是比较粗略的,但是可以为分析直立天线对微波信号的截获问题,提供了一个简单的计算方法。
　　对于行波单导线天线,按图2的坐标系,可以求出其远区场,远区场可以看成是许多基本辐射单元场的叠加:
　　
　　(1)
　　其中,k为相移常数,r0为原点主场点的距离kz’cos =r-r0,r为线上z’点至场点的距离; 为z轴与射线之间的夹角。由此,可以写出行波单导线天线的方向函数为:
　　(2)
　　
　　图2行波单导线及其坐标
　　两行波单导线天线的方向系数由下式给出:
　　 (3)
　　方向系数与L/ 的关系曲线,由图三给出,从图中看出,当L/ >6时,方向系数增加不多,曲线变化比较平坦。
　　微波来波的功率密度由下式给出(4)
　　其中Pr为高功率微波源的发射功率,G为辐射天线增益,r为离直立天线的距离。 该计算方法在工程计算上有实际意义,且计算简便,例如对于计算机设备的电源引线,一般为1米左右,对于高功率微波而言,也可近似看成行波单导线天线 , 并以此估算出电源引线对高功率微波的截获量。
　　以前述的直立天线为例,由于L/ m=7.5由图三曲线可查出D=12.2dB(约18倍) 设直立天线效率 A=1由(1)式可知,这种直 立天线的有效接收面积为:
　　则截获微波的功率为:
　　
　　图3 行波单导线天线D~L/ 曲线
　　
　　注释:
　　 林峥.电子战装备的发展[C].电子对抗分会14届学术年会论文集,2008.9.
　　周朝栋.天线与电视[M].电子科技大学出版社, 2000.
　　杨征帆.微带电路[M].人民邮电出版社, 1976.
　　林为干.电磁场工程[M].人民邮电出版社, 1982.