典型雷达装备带内连续波辐射效应试验研究

为掌握雷达装备在带内连续波辐射下的效应规律、揭示带内连续波对雷达的干扰作用机理,以某型频率步进雷达为受试对象,采用全电平辐照法对其进行电磁辐射效应试验研究。带内单频点电磁辐射效应试验结果表明,受试雷达在带内连续波辐射能量作用下,出现测距不准、目标回波电平受到压制等效应。测距误差随辐射干扰功率的增加不规则地变化,而目标回波电平随辐射功率的增加而逐渐减小。带内单频连续波辐射敏感度试验结果表明,受试雷达对带内电磁辐射能量非常敏感。在给定试验条件下,最小只需要0.32 V/m(频差为-0.1 GHz时)的辐射场强就能对受试雷达造成有效干扰。辐射频差超过±0.16 GHz后,临界干扰场强开始急剧增加,受试雷达的连续波电磁辐射效应表现出明显的选频特性。     

无人机副遥控系统连续波电磁辐照机理

上行副遥控冗余设计是无人机战场生存能力的重要保证,为检验连续波辐照环境下某型无人机副遥控数据链系统的可靠性,基于连续波辐射发射系统建立了无人机连续波辐照效应试验平台,以典型"失锁"效应作为受干扰判别依据,开展了副遥控数据链系统辐照效应研究,利用电磁仿真和注入法分析了"失锁"效应机理和主要干扰耦合路径。试验结果表明:在某些敏感频点,副遥控链路会出现通信中断现象,即表现为失锁状态,最小失锁阈值为0.098V/m,且出现失锁现象的电场阈值随辐射场极化方向改变。经过电磁仿真试验可知,天线是无人机副遥控系统的主要干扰耦合路径,导致副遥控数据链产生失锁的频点均与工作频段相关,电磁能量通过前门耦合传导进入机载收发组合内部,当信噪比达到一定程度时,解调输出误码率过大,通信随即中断,产生失锁。     

通信电台带外连续波强场辐照重启效应分析

通过对开关电源及通信电台进行带外连续波强场干扰试验,发现带外强场干扰会使电台重启。其主要原因是带外连续波干扰导致开关电源输出电压下降,当供电电压下降到一定程度时,电台关闭。取消干扰,开关电源又能正常工作,电台会自动启动。以开关电源和通信电台作为受试设备,其对20~100 MHz频率范围内的连续波干扰的敏感程度不同,对70 MHz左右的干扰频率最为敏感,而70 MHz的半波长恰好与线缆长度相近,说明线缆是干扰的主要耦合通道。电台作为用频装备,在干扰试验中对敏感频点和临界干扰场强的影响并不明显,主要是因为电台的机壳对20~100 MHz的干扰屏蔽效果较好,所以不会影响试验结果,将电台替换为50 负载,试验规律相同。干扰在20~100 MHz频率范围内,通过对开关电源的输出线和输入线分别屏蔽的干扰试验可知,输出线相比于输入线更容易引入干扰,并且电台与电源共地,能够提高一定的抗干扰能力,但受试设备的敏感规律不变,电台浮地会大大降低临界干扰场强。     

无人机定位系统辐照干扰失效全过程与机理分析

定位系统是无人机核心单元中的电磁敏感环节,是无人机电磁防护的重点部位。为了分析电磁干扰效应机理与失效过程,以典型自组装无人机定位系统为目标,通过电磁拓扑模型分析干扰耦合方式,分析不同耦合路径下辐照干扰耦合机理和作用机制。采用GPS增强转发系统在电波暗室内为无人机系统提供正常动态工作环境,并依据标准开展微波辐照干扰效应试验,通过无人机系统固件中的日志记录功能,结合地面站监测实时状态,实现无人机定位系统电磁干扰效应全过程动态特征数据记录与故障机理分析。试验结果表明:无人机接收天线耦合干扰主要发生在定位系统最大接收带宽（200 MHz）之内;线缆耦合干扰主要在1 GHz以下的频段内且在171 MHz和511 MHz附近达到最大值;PCB电路耦合干扰主要在1.24 GHz以上频段,耦合电压波动性随着干扰信号频率增加而变强。     

无线电引信双源辐照效应研究

为了探索复杂电磁环境对无线电引信的作用规律,提出双辐射源电磁环境构建方法和试验方法,试验研究了无线电引信的双辐射源电磁环境效应,找到了使无线电引信意外起爆的双辐射源辐照频率组合方式和敏感阈值。发现双辐射源使无线电引信意外起爆的作用机理:引信天线及弹体接收到差频为多普勒频率的复合连续波信号,经自差机振荡器混频、检波管检波并滤波后,输出信号幅度较大的正弦波信号,经低频电路放大、信号整流积分及抗干扰惯性支路的共同作用,通过增幅速率选择电路,触发执行级电路误动作导致引信意外起爆。     

连续波多普勒引信超宽谱高功率微波辐照效应试验

为客观评价超宽谱高功率微波对某型连续波多普勒引信的干扰能力,构建了引信辐照效应试验系统,并开展了辐照效应试验。试验结果表明:受试引信最强能量耦合姿态为引信竖直向上,弹体轴线与辐射场传播方向垂直,三角环天线平面垂直于辐射场传播方向;主要能量耦合通道为弹体;重复频率越高,发火电路端耦合电压越大,且同为82kV/m的辐照场强,单次、10Hz重频、20Hz重频和50Hz重频触发条件下耦合信号电压值分别约为66.5,69.4,71.5,74.6V;在157kV/m干扰场强范围内,超宽谱不会造成引信意外发火,但会影响引信检波电压和工作电流等性能参数。     

连续波多普勒引信雷电电磁脉冲辐照效应

为了研究雷电电磁脉冲场对连续波多普勒引信安全性能的影响,确定引信的能量耦合通道和效应规律,构建了引信雷电电磁脉冲辐照试验系统,并开展了该引信雷电电磁脉冲辐照效应试验。试验结果表明:受试引信最佳能量耦合姿态为引信竖直向上,弹体轴线与辐射场传播方向垂直,三角环天线平面垂直于辐射场传播方向;主要能量耦合通道为弹体;不同辐照波形下引信的临界干扰场强不同,在配用152 mm弹体时,1.2/50,5.4/70,0.25/100和10/350μs波形的临界干扰场强分别约为74,60,65和75kV/m。雷电电磁脉冲对受试引信的作用机理为:辐射能量通过弹体耦合到执行电路输入端,由于感应信号脉冲宽度满足触发脉冲宽度的最低要求,从而推动引信执行电路误动作。     

雷达装备二阶互调伪信号干扰效应预测模型

为掌握雷达装备的抗电磁干扰性能，需要对其进行全面的电磁环境效应测试与评估，为雷达应用及电磁防护加固提供技术支撑。从二阶互调电磁辐射伪信号干扰效应机理出发，引入效应指数的概念将复杂电磁环境适应性的多变量问题用单一变量表征，实现了雷达装备复杂电磁环境伪信号干扰效应的定量表征，建立了二阶互调伪信号干扰效应评估模型。以某型扫频连续波测距雷达为研究对象，针对受试雷达在试验中出现的二阶互调伪信号干扰现象，给出了模型参数的确定方法，提出雷达装备二阶互调伪信号干扰效应预测评估方法。实验验证结果表明：无论是改变伪信号敏感电平，还是在大辐射频偏、大互调频差范围内改变双频电磁辐射组合，采用普适性二阶互调伪信号干扰效应模型对受试雷达进行二阶互调伪信号干扰效应评估，评估误差均在2.5 dB以内，依据效应预测方法能够客观评估雷达装备二阶互调伪信号干扰。     

双向多频超材料吸波器的设计与实验研究

利用金属线单元组合法, 仿真设计并制作了一种在通信频段(0.8-3GHz)的双向多频超材料吸波器. 仿真与实验结果表明: 该吸波器对于不同极化和宽角度入射的电磁波有三个稳定的吸波频点, 分布在2.04GHz, 2.34GHz和2.65GHz, 吸收率分别达到92.3%, 95.3%和94.7%. 该吸波器设计简单、灵活性强、吸收效果好、易于加工, 为通信领域的电磁屏蔽或抗电磁干扰提供了新的方法. 关键词： 超材料 双向多频吸收 极化不敏感 宽角度入射     

临近空间高功率微波辐照放电试验技术

随着高功率微波技术的发展, 电子设备面临强电磁辐射攻击的威胁越来越严重, 对电子设备的防护加固提出了更高要求, 临近空间飞行器及其放电效应是目前较少考虑的环节, 且缺少相应的环境试验条件。文章提出了一种将临近空间气体环境与高功率微波电磁环境相结合的方法, 在柱形真空罐内壁布置吸波材料, 使用MW级S波段微波源及辐射聚焦系统在腔室中心形成强电磁辐射区, 以便开展相关辐照放电试验研究。针对脉冲微波强场监测, 通过光纤电场探头测量小信号连续波的方式进行等效传递, 中心场强最高超过2kV/cm。利用该试验装置可开展临近空间电子学系统在高功率微波辐照下的放电击穿研究, 对薄弱环节分析及防护加固提供帮助。     

舰炮跟踪雷达干扰试验环境构建条件分析

针对舰炮跟踪雷达复杂电磁环境下试验鉴定考核需求,在分析武器装备使用过程中面临的典型干扰环境的基础上,结合典型跟踪雷达技术特点,分析外场抗干扰飞行试验方案制定中应着重考虑的问题,作为典型实例,通过计算机仿真重点分析了干扰源方向对准对干扰效果产生的影响,理论分析及仿真结果对舰炮跟踪雷达抗干扰试验的环境构建具有一定的指导意义。     

对雷达导引头的极化域电磁干扰机理与仿真

防空、反舰、空对空、空对地导弹普遍采用单脉冲雷达主动寻的制导方式,这种雷达精确制导武器严重威胁了机载平台、大型舰船以及地面等重要军事目标的安全。为了对抗这种威胁,将电子攻击和硬杀伤武器进行组合无疑是上策,但在升空平台和舰艇上对单脉冲跟踪制导雷达进行电子电磁干扰存在很多技术困难。针对这个问题,研究了极化域电磁干扰的可行性,分析了其极化域电磁干扰机理、干扰条件和干扰方法,得到了目标回波和极化干扰共同作用下的定向误差曲线。仿真实验结果表明:天线系统的几何形状以及反射面和辐射器不够完善、辐射器偏离反射器的焦点和绕射现象等,引起了交叉极化,天线罩对入射波的不均匀插入相位延迟和传输系数,增大了交叉极化水平,使得雷达精确制导武器易受极化域电磁干扰的影响,且干扰角误差可达到波束宽度的量级。交叉极化干扰技术亟须从理论研究进入实际装备阶段,应引起工业部门的高度重视。     

Mutual rectification of alternating currents in graphene in the field of two electromagnetic waves

For graphene placed in a dc magnetic field and exposed to two electromagnetic waves of the same polarization but different frequencies, an expression for the direct current density in a direction perpendicular to the polarization plane of the waves is derived. The direct current component is nonzero for the wave frequency ratio equal to two; it is proportional to the magnetic field strength, the electric field strength of the higher-frequency wave, and the squared electric field strength of the lower-frequency wave. The physical mechanism of the current generation is similar to the Hall effect.     

电磁波极化的应用

极化是电磁波的一个重要参量,是电动力学、电磁场与电磁波课程教学中的重点内容之一.系统介绍电磁波极化这一概念在通信、雷达和抗干扰等方面的应用,即利用电磁波极化实现无线电信号的最佳发射和接收,利用极化提高通信容量,探讨了电磁波极化在雷达目标识别、检测、成像以及抗干扰中的应用.     

Dual-band asymmetric electromagnetic wave transmission for dual polarizations in chiral metamaterial structure

In this paper, we propose a chiral metamaterial structure that enables dual-band asymmetric transmission effect for different linearly polarized electromagnetic waves. The metamaterial is composed of metallic spirals with two split-ring resonators sandwiching a dielectric slab and connecting with via hole. Strong one-way transmission of two orthogonally polarized waves at different frequency bands has been confirmed through both full-wave simulation and test on fabricated prototype at the microwave band. Analysis also shows such asymmetric transmission can be attributed to the induced asymmetric current distributions in the spiral that support strong polarization conversion and cross-polarization transmission. By scaling down the metamaterial structure, the concept could also be utilized at other frequency bands, such as submillimeter or even terahertz band and find applications in designing one-way electromagnetic wave devices or polarization spectral filters.     

基于KFCM增量更新的无线电引信目标识别方法

针对传统无线电引信在复杂电磁环境下作用效果较差的问题,以连续波多普勒引信为例,通过对引信检波输出信号频域的分析,提出一种基于熵的特征提取方法,并利用KFCM算法对信号进行分类识别。由于实际战场环境复杂且不可预测,其背景噪声强度与实验环境下存在差异,因此结合KFCM增量更新特性,使分类模型根据噪声强度变化而实时更新调整,从而达到更好的分类效果。实验结果证明,基于增量更新KFCM算法能显著提高不同信噪比下引信目标识别能力,将KFCM增量更新算法运用到无线电引信抗干扰能取得良好效果。     

短外腔偏振旋转光反馈下1550nm垂直腔面发射激光器的动力学特性研究

基于扩展的自旋反转模型,对短外腔偏振旋转光反馈下1550 nm垂直腔面发射激光器的动力学特性进行了数值仿真和理论分析.研究结果表明:增加反馈强度会导致多个偏振开关现象出现,中等反馈强度下呈现丰富的动力学状态,譬如单周期、倍周期、准周期及混沌态,增加注入电流使Y方向线偏振模的工作区域被压缩;随着反馈延迟时间的增加,在弱光反馈时,偏振模跳变现象将会以特定的频率发生,施加中等的反馈强度将会导致模式跳变的频率增加,并且出现各种新的动力学状态,包括拍频单周期、拍频脉冲包络、拍频准周期和拍频混沌态.新动力学行为的出现是由于短外腔区激光器的动力学特性对相位变化非常敏感,从而使外腔模式间的拍频效应发挥了关键作用.此外还发现各种动力学状态之间会伴随模式间的跳变而发生相互跳变.