一种利用多波段窄带高功率微波对电声警报控制器进行损伤效应试验的方法

摘要

本发明公开了一种利用多波段窄带高功率微波对电声警报控制器进行损伤效应试验的方法，将电声警报控制器置于测试区域，按照以下步骤进行：a1：选择L波段高功率微波辐射设置系统，电声警报控制器正对辐射波，a2:电声警报控制器侧对辐射波；a3:设置电声警报控制器背对辐射波，a4:改变极化方式为垂直极化；a5:将线缆藏于吸波材料中；a6:选取步骤a1～a5中最低脉冲能量密度为该样本的干扰阈值；a7:更换样本，重复步骤a1～a6；a8:确定该波段高功率微波对电声警报控制器的损伤阈值范围；a9:依次调整微波辐射系统为S波段、C波段和X波段，重复试验步骤a1～a8。本发明具有条理清晰、针对性强和易于实现等优点。

说明书

技术领域

本发明属于电磁损伤效应研究领域，主要涉及一种利用多波段窄带高功率微波对电声警报控制器进行损伤效应试验的方法。

背景技术

人民防空警报发放控制系统是人民防空体系中的重要组成部分，对城市空防、人员疏散起着至关重要的作用。作为该系统的核心设备，电声警报控制器在面临电磁脉冲武器威胁时能否正常工作是必须要关心的问题，这就需要对其电磁损伤效应进行试验研究。

高功率微波一般指功率在100MW以上，频率在300MHz～300GHz波段的微波。这种武器可以固定于地面，也可车载、舰载、机载或弹载，通过天线向目标辐射强功率脉冲微波波束，也可发射一定重复频率的连续脉冲。可多次或一次性使用。只要功率足够大，用这种武器可攻击空中、地面和地下各种武器装备中的电子系统。从高功率微波武器所产生的微波脉冲的频谱特性可将其分为窄带（NB）和超宽带（UWB）两种，其中窄带高功率微波的特点是脉冲功率高（GW以上），频率高（GHz以上），频带窄，容易将能量集中辐射。窄带高功率微波典型频段主要有L、S、C、X、Ka等波段，覆盖频率为1GHz-40GHz。

目前，对电子设备的电磁损伤效应试验研究主要有两种：辐照法和注入法。两种方法基本原理比较成熟，研究的也很多。辐照效应试验方法, 最常用的有两种:一是高等级试验方法；二是低等级试验方法。低等级试验主要模拟低于威胁等级幅度下的电磁脉冲 (EMP)波形,基于减少试验费用或不能获得威胁等级的EMP , 满足“无损” 测试的需要。对于线性系统而言, 可以用低等级测试结果来标定威胁等级场强下的测试数据, 其主要缺陷是难以评估高等级下非线性系统的性能。高等级试验的优点是:无论受试系统是线性系统还是非线性系统, 它都能验证受试系统能否承受规定的电磁威胁环境。该方法的缺点是难以控制波形的幅度和时间去精确模拟威胁波形, 准备和测试过程复杂, 试验费用高。注入法是将电流或电压或两者直接注入到系统的端口, 以确定系统内的器件产生失效或损坏时端口所需的激励等级, 其优点是所用试验设备不太复杂, 测试比较经济。缺点是不能模拟实际的自由场耦合, 感应的脉冲场波形受注入源的特性和耦合机理影响, 不能适当地模拟威胁波形。

电声警报控制器由控制器、电缆、信号接收天线组成，是一典型的非线性系统。高等级辐照试验中该系统耦合通道多样，包括天线、连接线缆、供电电缆、主机面板孔缝等耦合通道；窄带高功率微波对其的影响参数复杂，包括辐照角度、极化方向、连接线缆处理方式以及辐射波频率、脉冲宽度、重复频率等因素。现有试验方法无法直接应用于该设备电磁损伤效应考核评估，尚缺乏明确、清晰、可重复的试验方法和操作步骤，因此，研究一套专门针对多波段窄带高功率微波对电声警报控制器的电磁损伤效应试验方法非常必要。

发明内容

为了克服背景技术中的不足，本发明的目的是提供多波段窄带高功率微波对一种电声警报控制器电磁损伤效应试验方法，本发明基于辐照法，利用多波段窄带高功率微波对电声警报控制器的进行损伤效应试验，具有操作性强、步骤清晰、科学合理等特点。

为实现如上所述的发明目的，本发明采用如下所述的技术方案：

首先在试验前，将电声警报控制器置于测试区域,信号接收天线置于室外开阔场地，二者通过专用电缆进行连接；连接好后，打开设备电源开关，设置为遥控报警状态，接收由中央站发出的遥控指令；当接收到其信号时，对应指示灯亮，试验人员通过观察电声警报控制器的工作状态变化来判别其损伤情况；

所述多波段窄带高功率微波对电声警报控制器的损伤效应试验按照以下步骤进行：

a1：选择L波段高功率微波辐射系统

设置电声警报控制器正对辐射波，依次采用不同的脉冲宽度和重复频率组合对其进行辐照，极化方式为水平极化，脉冲发射方式为连续发射，按照功率由小到大的顺序改变辐射波功率大小，观察电声警报控制器工作情况，记录下其出现干扰时所对应的最低峰值功率，而后在此峰值功率下，改变发射方式为单次，按照一定步长逐步增加脉冲个数，记录下使电声警报控制器受干扰时所需的脉冲个数，利用测量信号峰值功率、信号传输系统增益、接收天线有效接收面积、测量仪器测量参数、脉冲宽度、重复频率、脉冲个数等参数计算出使电声警报控制器受干扰的脉冲能量密度，通过对比，确定最低脉冲能量密度并记录此时的脉冲宽度、重复频率和脉冲个数；

a2:设置电声警报控制器侧对辐射波，极化方式为水平极化，选取步骤a1中使电声警报控制器最易受干扰的微波辐射系统设置进行试验，按照步骤a1同样的方式确定电声警报控制器在该设置下受干扰时的最低脉冲能量密度，并记录此时的脉冲宽度、重复频率和脉冲个数；

a3:设置电声警报控制器背对辐射波，极化方式为水平极化，选取步骤a1中使电声警报控制器最易受干扰的微波辐射系统设置进行试验，按照步骤a1同样的方式确定电声警报控制器在该设置下受干扰时的最低脉冲能量密度，并记录此时的脉冲宽度、重复频率和脉冲个数；

a4:改变极化方式为垂直极化，选取步骤a1～a3中使电声警报控制器最易受干扰的微波辐射系统设置和电声警报控制器工况设置进行试验，按照步骤a1同样的方式确定电声警报控制器在该设置下受干扰时的最低脉冲能量密度，并记录此时的脉冲宽度、重复频率和脉冲个数；

a5:将连接线缆用屏蔽胶带密闭包裹并隐藏于吸波材料中，选取步骤a1～a4中使电声警报控制器最易受干扰微波辐射系统设置和电声警报控制器工况设置进行试验，按照步骤a1同样的方式确定电声警报控制器在该设置下受干扰时的最低脉冲能量密度，并记录此时的脉冲宽度、重复频率和脉冲个数；

a6:选取步骤a1～a5中最低脉冲能量密度为该样本的干扰阈值，按照其对应的脉冲宽度、重复频率设置微波辐射系统，按照其对应的电声警报控制器工况参数设置主机，按照功率由小到大的顺序改变辐射波功率大小，观察电声警报控制器工作情况，记录下其出现扰乱、毁伤现象时所对应的最低峰值功率，而后在此峰值功率下，改变发射方式为单次，按照一定步长逐步增加脉冲个数，记录下使电声警报控制器出现扰乱、毁伤现象时所需的脉冲个数，通过计算对比，确定最低脉冲能量密度为电声警报控制器的扰乱、毁伤阈值；

a7:更换样本，重复步骤a1～a6；

a8:综合比较分析步骤a1～a7得到的不同样本损伤阈值，确定该波段高功率微波对电声警报控制器的损伤阈值范围；

a9:依次调整微波辐射系统为S波段、C波段和X波段，重复试验步骤 a1～a9，确定相应波段高功率微波对电声警报控制器的损伤阈值范围。

采用如上所述的技术方案，本发明具有如下所述的优越性：

本发明所述的电声警报控制器电磁易损性试验方法，利用多波段高功率微波辐射系统直接辐照电声警报控制器，试验过程中通过调节辐射系统工况参数、天线极化方式、电声警报控制器受照角度、连接线缆处理方式等保证了易损性数据的科学合理、真实可靠。本发明具有条理清晰、针对性强和易于实现等优点。

具体实施方式

结合实施例，对本发明进一步详细说明。

首先在试验前，将电声警报控制器置于测试区域，本实施例中的电声警报控制器采用JDSK-EW型电声警报控制器。信号接收天线置于室外开阔场地，二者通过专用电缆进行连接；连接好后，打开设备电源开关，设置为遥控报警状态，接收由中央站发出的遥控指令；当接收到其信号时，对应指示灯亮，试验人员通过观察电声警报控制器的工作状态变化来判别其损伤情况；

所述多波段窄带高功率微波对电声警报控制器的损伤效应试验按照以下步骤进行：

a1：选择L波段高功率微波辐射系统，辐射波主频为1.3GHz，峰值功率为400kW。设置电声警报控制器样本1正对辐射波，依次采用不同的脉冲宽度和重复频率组合对其进行辐照，所述的不同的脉冲宽度和重复频率组合包括(0.2μs,2kHz)、(0.2μs,1kHz)、(0.2μs,0.5kHz)、(0.5μs,2kHz)、(0.5μs,1kHz)、(0.5μs,0.5kHz)、(1μs,1kHz)、(1μs,0.5kHz)。所述的步长为脉冲个数增加幅度。当脉冲个数小于100，步长取为10；脉冲个数大于100时，步长取为50。连接线缆设置为暴露于辐射场中，极化方式为水平极化，脉冲发射方式为连续发射，按照功率由小到大的顺序改变辐射波功率大小，观察样本1工作情况，记录下其出现干扰时所对应的最低峰值功率，而后在此峰值功率下，改变发射方式为单次，按照一定步长逐步增加脉冲个数，记录下使样本1受干扰时所需的脉冲个数，利用测量信号峰值功率、信号传输系统功率损耗、接收天线有效接收面积、脉冲宽度、重复频率、脉冲个数等参数计算出使样本1受干扰的脉冲能量密度，通过对比，确定最低脉冲能量密度并记录此时的脉冲宽度、重复频率和脉冲个数；

所述的脉冲能量密度为测量信号峰值功率、信号传输系统（衰减器、传输电缆、频谱仪）增益、接收天线有效接收面积、频谱仪分辨率带宽、波长、脉冲宽度、重复频率、脉冲个数的函数。

表1为具体的测量及计算结果。

表1 a1步骤的测量及计算结果

a2:设置样本1侧对辐射波，极化方式为水平极化，选取步骤a1中使样本1最易受干扰的微波辐射系统设置进行试验，按照步骤a1同样的方式确定样本1在该设置下受干扰时的最低脉冲能量密度，并记录此时的脉冲宽度、重复频率和脉冲个数；

表2 a2步骤的测量及计算结果

a3:设置样本1背对辐射波，极化方式为水平极化，选取步骤a1中使样本1最易受干扰的微波辐射系统设置进行试验，按照步骤a1同样的方式确定样本1在该设置下受干扰时的最低脉冲能量密度，并记录此时的脉冲宽度、重复频率和脉冲个数；

表3 a3步骤的测量及计算结果

a4:改变极化方式为垂直极化，选取步骤a1～a3中使样本1最易受干扰的微波辐射系统设置和电声警报控制器工况设置进行试验，按照步骤a1同样的方式确定样本1在该设置下受干扰时的最低脉冲能量密度，并记录此时的脉冲宽度、重复频率和脉冲个数；

表4 a4步骤的测量及计算结果

a5:将连接线缆用屏蔽胶带密闭包裹并隐藏于吸波材料中，选取步骤a1～a4中使样本1最易受干扰微波辐射系统设置和电声警报控制器工况设置进行试验，按照步骤a1同样的方式确定样本1在该设置下受干扰时的最低脉冲能量密度，并记录此时的脉冲宽度、重复频率和脉冲个数；

表5 a5步骤的测量及计算结果

a6:选取步骤a1～a5中最低脉冲能量密度为该样本的干扰阈值，按照其对应的脉冲宽度、重复频率设置微波辐射系统，按照其对应的电声警报控制器工况参数设置主机，按照功率由小到大的顺序改变辐射波功率大小，观察样本1工作情况，记录下其出现扰乱、毁伤现象时所对应的最低峰值功率，而后在此峰值功率下，改变发射方式为单次，按照一定步长逐步增加脉冲个数，记录下使样本1出现扰乱、毁伤现象时所需的脉冲个数，通过计算对比，确定最低脉冲能量密度为样本1的扰乱、毁伤阈值。这样，就确定了该样本的损伤（干扰、扰乱和毁伤）阈值；

表6 样本1的损伤阈值

a7:更换样本，重复步骤a1～a6；

表7 其它样本的损伤阈值

a8:综合比较分析步骤a1～a7得到的不同样本损伤阈值，通过一定的数学方法处理确定该波段高功率微波对电声警报控制器的损伤阈值范围；

表 8 L波段高功率微波对警报发放控制器的损伤阈值范围

a9:依次调整微波辐射系统为S波段、C波段和X波段，重复试验步骤 a1～a9。所述的S波段窄带高功率微波辐射系统主要性能参数是：辐射波主频为2.85GHz，峰值功率为200kW。

所述的C波段窄带高功率微波辐射系统主要性能参数是：辐射波主频为5.65GHz，峰值功率为400kW。

所述的X波段窄带高功率微波辐射系统主要性能参数是：辐射波主频为9.34GHz，峰值功率为200kW。

表 9 全波段高功率微波对警报发放控制器的损伤阈值范围