浅谈微波技术在现代战争中的应用

龙源期刊网浅谈微波技术在现代战争中的应用作者：王美平来源：《世界家苑》2018年第10期摘要：电子战是现代战争中的一种特殊且重要的作战手段。它使用电磁能和定向能控制电磁频谱攻击敌军的军事行动。电子战主要包括电子攻击、电子防护和电子支援三个部分。微波技术是20世纪初发展起来的，特别是第二次世界大战中雷达的研制加速了微波技术的发展。由于微波的频率高、似光性、量子特性和能穿透电离层等特点，所以广泛应用于现代电子战中。关键词：电子战；微波技术一、电子战常用的微波技术1.微波天线（1）全向天线飞机和陆基告警、自我保护电子支援典型地使用了全向天线元件。它提供一个宽的瞬时视区。这些天线元件安装了阿基米德或线性空腔反射式螺旋天线，因而可以无回波。并且它们提供一个宽的瞬时视区超过其宽的频带范围。（2）高增益天线作战的电子支援侦察系统运用天线增益去提供回波瓣检测并描述环境信号的特性。高增益天线可在接收系统通过排队交替地使用一个低增益的全向天线来扫描一个选择的空间扇形区域以监视环境。高增益天线在环境中对外来多路信号的接收与检测一方面减少了截获真实威胁信号的可能性，另一方面增加了信号处理的难度。2.单片微波集成电路（MMIC）接收技术电子支援MMIC混合模式包括电路和子系统设计网络，并使用抵消技术以达到小尺寸和低功率损耗以及具有大的动态范围。公共结构的微波前端硬件为电子战和电子支援系统提供了所需的供给能力。3.单片微波集成电路（MMIC）脉冲转发技术一个由便携独立式电池供电的脉冲转换器调制已接收的信号，并将调制后的信号放大到2W再重新发射。在天线设计中，结合诱饵体外的抑制环以及内部插件和相关电路，可提供100dB的隔离（从输入到输出），以预防系统振荡。龙源期刊网脉冲转换器的主要功能电路包括：发射和接收天线；检波式对数音频放大器（DLVA）；自动电平控制（ALC）；X波段的100dB增益（频率范围8.0～12.0GHz）；一个单边带调制器；一个工艺振荡器和一个由工作电池供电并有2W输出的电源。4.中频（IF）微波处理器电子支援中频微波处理器接收MMIC转发器（它处理实际的环境信号并测量和描述其信号特性）的中频输出，在这一过程中，环境信号采用数字编码来描述，以便于之后的数字信号处理。由于威胁信号出现在整个微波频谱范围，因此电子支援系统要求传感器具有观察整个空间环境的瞬时视场和全部频率范围的能力，这些传感器需要在时间允许范围内去实现对环境信号的截获。5.微波滤波技术（1）微波滤波器实现技术该技术将低价格与高价值相结合具有优越的再生产能力和性能跟踪。物理尺寸是重要的，高介质常数的材料使用（例如氧化铝）有效地减小了尺寸。微波滤波器的实现途径包括带状线、微带、E-平面和介质谐振腔滤波器。（2）可控滤波器技术开关滤波器的组成是一组带通滤波器和多路开关，排列的开关可同时有选择地与任意滤波器相结合。典型的滤波器为机制或印制梳状设计，而开关是PIN（正的掺杂半导体，本征半导体，负的掺杂半导体）二极管或者是较低频率的FETs。二、未来电子战中的微波技术未来电子战的微波技术将包括相控阵技术、非线性磁性微波装置、光学微波信号处理和微波数字接收机的广泛使用。这些技术将在电子战系统中展现突出的作用，甚至已有的技术需要发展以便能适应系统性能增长的要求。在TWT和固态放大器、分立的和整体的滤波器、天线部件和孔径以及微波多路复用器和宽带存储的不断发展，可以预期，由于提高系统性能的需求必将促进当前这些技术的发展。1.相控阵电子攻击相控阵技术的发展是针对舰载系统缺少电子攻击的自我保护来说的。对于这个情况，一种应用于电子攻击的高功率宽带有源（GaAs功率调制）孔径阵列得到了发展。由于信号功率的空间合成和波束指向的灵活改变需要采用相控阵技术，而宽带固态功率放大组件、宽带高速数控移相器、宽带天线阵、高效大功率散热等一系列关键技术的突破，便使得相控阵电子攻击可以实现。龙源期刊网非线性电磁微波装置电子战系统是工作在高信号密度环境，常规的接收机会产生内部调制响应，该响应容易加重信号处理的负担引起接收机饱和，从而影响对微弱信号的检测。非线性电磁微波装置的发展为解决上述问题提供了有力保障。频率选择限制器（FSL）可以只衰减强信号而不衰减在时间上与之重合的微弱信号。微波FSL使用了磁化铁氧体的频率选择属性。在低信号电平上，耦合模式是可以忽略且信号传播衰减小。另一个非线性装置是信噪比放大器（SNE），它完成与FSL相反的功能。在低信号电平上，SNE吸收大部分的信号能量，而在高电平时，吸收机构饱和，于是允许大部分信号通过。3.光學射频信号处理光学信道化技术的发展是将宽带信号处理作为一个经济合同的手段来完成高清晰度的环境分割。宽带信号频率多路分离是通过光学衍射、电信号检测以及编码来完成的。光学处理器实现的功能包括信道化的相关卷积和频谱处理。声光复用器是基于布拉格（Bragg）光的衍射。一种光学调制器的偏转光线是基于微波输入信号的频率。偏转光束输出是从布拉格单元（网络）聚焦到一个检测器阵，被检测的光束是用以指示对所应用的射频频谱能量的分割。4.数字化接收机技术目前的数字接收机技术进入微波领域起到一个很好的作用，并且数字装置的处理速度正在以戈顿摩尔的曲线上升，同时尺寸、重量、电源和价格持续下降。例如，目前商业上专用的集成电路（ASIC）模数转换器在8-bit范围能在取样率1.5GHz以上工作。对于电子战的应用，1GHz是典型的中频，而数字接收机技术双倍的取样率，将使电子战接收机的更多功能由数字接收机完成。一种多相的数字接收机结构提供了高效滤波组件，而这种具有相同线性相位的滤波器可被传送到现场可编程门阵（FPGA），有限脉冲响应（FIR）滤波器的输出与处理增益成正比。一组滤波器中个数的多少是由抽样的数量决定，并且由快速傅立叶变换（FFT）的长度来决定所用的滤波器组数。快速傅立叶变换的数据输出是在每个通道的基带上用并行I/O的形式取样。（作者单位：青岛职业技术学院）