《高功率微波的军事应用》最新131页报告

伦敦研究与发展公司（LRDC）和C-CORE对高功率微波（HPM）设备进行了初步、广泛的文献调查，包括案例研究和建模技术。高功率微波可使军事行动中使用的电子设备失效或毁坏。调查结果总结如下。

概述

• HPMs可用于使计算机网络、无人机、无人机群和导弹失效。它可能对地雷和雷场有效，特别是智能地雷。
• 显然，许多国家正在开发HPMs，并已取得重大进展，尤其是美国、俄罗斯。已经部署了各种装置进行实地测试。
• 对俄罗斯RANET-E HPM系统所宣称的性能进行了粗略分析，似乎不无道理。
• 由于必须传输较大的微波功率，HPM很难在远大于几千米的范围内有效，但其他国家正在为提高效率和缩小设备尺寸做出巨大努力。
• 高频导弹的有效性本质上是统计性的，必须用失效或失灵概率来描述。
• 有必要对未来冲突中HPM的效果进行评估。
• 为获得对高频炸弹的独立理解和能力，加拿大应具备操作高频炸弹系统的实际经验，即使这些系统是中小型的，并基于爆炸脉冲功率，以最大限度地降低成本。
• 开发和了解高能物理需要广泛的学科专业知识，特别是如果包括爆炸脉冲功率。

微波功率源

• 我们考虑了许多具有不同输出光谱的微波源。窄带源可能更有效，但宽带源可能更适合用于激发电子封装中的共振。Vircator（VIRtual CAthode oscillaTOR）似乎是一个很好的起点，因为它具有较宽的输出频谱，而且价格低廉。
• 需要对效率和效果之间的折衷进行更多的研究。

传播模型

• 已开发出包括地面反射在内的传播模型，并展示了电场强度随距离和地面导电率的变化。

易损性

• 在砷化镓MESFET和二极管的脆弱性方面，与以前的工作取得了数量级上的一致。
• 应该对这些器件和其他器件进行实验研究，以确定其对大电场的易损性，并确认以前的工作。
• 应研究破坏和扰动的统计数据，以估计HPM的有效性；这应导致概率分布。
• 重点应放在最近可能使用的器件上；这些器件可能是10纳米节点及以下制造的；它们可能更容易受到伤害。
• 电磁场泄漏到车辆及其电子封装中的机制非常复杂，需要进行探索。
• 电磁辐射与印刷电路板迹线耦合的计算机模型已经编码。该模型应扩展到包括泄漏到完整的电子封装中。

磁通量压缩发生器（FCG）模型

• Novac等人（1995年）的FCG电路模型已被复制。该模型经过改进，与Mark IX FCG实验数据（Fowler和Caird，1989年）更加匹配。尽管如此，仍发现了一些需要改进的地方。
• 模型应扩展到电枢完全闭合定子线圈后的衰减时间。
• 应研究线圈或定子的电感和电阻值及其随时间的变化，以改进模型。
• 该模型应适用于Novac等人(1995)描述的FLEXY 1 FCG。
• 最好有一个更好的集肤深度模型。
• 电涡流损耗的线性和立方关系应适当插值。
• 电枢截顶锥电阻模型应取代目前使用的圆柱几何模型。

HPM开发

• 由于所有类型的HPM设备都需要脉冲电源，因此第一步是建立高功率脉冲电源的模型和原型。首先应考虑爆炸电源。由于其简单性和不含铁电和铁磁材料，FCG是推荐的启动电源。
• 有了脉冲电源，HPM设备的类型就确定了：超宽带（UWB）或窄带。在这两种情况下，都应开发使能技术（如脉冲调节器）和能够承受电源的天线。
• 如果考虑窄带信号源，目标应该是生产一个结构简单、可运行的HPM设备，如德克萨斯理工大学的系统，以提供技术概念验证。然后，此时应考虑改进HPM发生器，以实现技术的可操作性。
• 必须开发一种输送装置。可以考虑两种可能性：一种是立即投入使用的固定装置，另一种是HPM关键部件（如天线和源）的小型化，以便在火炮有效载荷中使用。

对HPM技术的进一步研究将成为新研发计划的开端。该课题是加拿大具有战略价值的专业领域。