淺談微波技術(shù)在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中的應(yīng)用

王美平

摘 要：電子戰(zhàn)是現(xiàn)代戰(zhàn)爭中的一種特殊且重要的作戰(zhàn)手段。它使用電磁能和定向能控制電磁頻譜攻擊敵軍的軍事行動。電子戰(zhàn)主要包括電子攻擊、電子防護(hù)和電子支援三個(gè)部分。微波技術(shù)是20世紀(jì)初發(fā)展起來的，特別是第二次世界大戰(zhàn)中雷達(dá)的研制加速了微波技術(shù)的發(fā)展。由于微波的頻率高、似光性、量子特性和能穿透電離層等特點(diǎn)，所以廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代電子戰(zhàn)中。

關(guān)鍵詞：電子戰(zhàn)；微波技術(shù)

一、電子戰(zhàn)常用的微波技術(shù)

1.微波天線

（1）全向天線

飛機(jī)和陸基告警、自我保護(hù)電子支援典型地使用了全向天線元件。它提供一個(gè)寬的瞬時(shí)視區(qū)。這些天線元件安裝了阿基米德或線性空腔反射式螺旋天線，因而可以無回波。并且它們提供一個(gè)寬的瞬時(shí)視區(qū)超過其寬的頻帶范圍。

（2）高增益天線

作戰(zhàn)的電子支援偵察系統(tǒng)運(yùn)用天線增益去提供回波瓣檢測并描述環(huán)境信號的特性。高增益天線可在接收系統(tǒng)通過排隊(duì)交替地使用一個(gè)低增益的全向天線來掃描一個(gè)選擇的空間扇形區(qū)域以監(jiān)視環(huán)境。高增益天線在環(huán)境中對外來多路信號的接收與檢測一方面減少了截獲真實(shí)威脅信號的可能性，另一方面增加了信號處理的難度。

2.單片微波集成電路（MMIC）接收技術(shù)

電子支援MMIC混合模式包括電路和子系統(tǒng)設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)，并使用抵消技術(shù)以達(dá)到小尺寸和低功率損耗以及具有大的動態(tài)范圍。公共結(jié)構(gòu)的微波前端硬件為電子戰(zhàn)和電子支援系統(tǒng)提供了所需的供給能力。

3.單片微波集成電路（MMIC）脈沖轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)

一個(gè)由便攜獨(dú)立式電池供電的脈沖轉(zhuǎn)換器調(diào)制已接收的信號，并將調(diào)制后的信號放大到2W再重新發(fā)射。在天線設(shè)計(jì)中，結(jié)合誘餌體外的抑制環(huán)以及內(nèi)部插件和相關(guān)電路，可提供100dB的隔離（從輸入到輸出），以預(yù)防系統(tǒng)振蕩。

脈沖轉(zhuǎn)換器的主要功能電路包括：發(fā)射和接收天線；檢波式對數(shù)音頻放大器（DLVA）；自動電平控制（ALC）；X波段的100dB增益（頻率范圍8.0～12.0GHz）；一個(gè)單邊帶調(diào)制器；一個(gè)工藝振蕩器和一個(gè)由工作電池供電并有2W輸出的電源。

4.中頻（IF）微波處理器

電子支援中頻微波處理器接收MMIC轉(zhuǎn)發(fā)器（它處理實(shí)際的環(huán)境信號并測量和描述其信號特性）的中頻輸出，在這一過程中，環(huán)境信號采用數(shù)字編碼來描述，以便于之后的數(shù)字信號處理。由于威脅信號出現(xiàn)在整個(gè)微波頻譜范圍，因此電子支援系統(tǒng)要求傳感器具有觀察整個(gè)空間環(huán)境的瞬時(shí)視場和全部頻率范圍的能力，這些傳感器需要在時(shí)間允許范圍內(nèi)去實(shí)現(xiàn)對環(huán)境信號的截獲。

5.微波濾波技術(shù)

（1）微波濾波器實(shí)現(xiàn)技術(shù)

該技術(shù)將低價(jià)格與高價(jià)值相結(jié)合具有優(yōu)越的再生產(chǎn)能力和性能跟蹤。物理尺寸是重要的，高介質(zhì)常數(shù)的材料使用（例如氧化鋁）有效地減小了尺寸。微波濾波器的實(shí)現(xiàn)途徑包括帶狀線、微帶、E-平面和介質(zhì)諧振腔濾波器。

（2）可控濾波器技術(shù)

開關(guān)濾波器的組成是一組帶通濾波器和多路開關(guān)，排列的開關(guān)可同時(shí)有選擇地與任意濾波器相結(jié)合。典型的濾波器為機(jī)制或印制梳狀設(shè)計(jì)，而開關(guān)是PIN（正的摻雜半導(dǎo)體，本征半導(dǎo)體，負(fù)的摻雜半導(dǎo)體）二極管或者是較低頻率的FETs。

二、未來電子戰(zhàn)中的微波技術(shù)

未來電子戰(zhàn)的微波技術(shù)將包括相控陣技術(shù)、非線性磁性微波裝置、光學(xué)微波信號處理和微波數(shù)字接收機(jī)的廣泛使用。這些技術(shù)將在電子戰(zhàn)系統(tǒng)中展現(xiàn)突出的作用，甚至已有的技術(shù)需要發(fā)展以便能適應(yīng)系統(tǒng)性能增長的要求。在TWT和固態(tài)放大器、分立的和整體的濾波器、天線部件和孔徑以及微波多路復(fù)用器和寬帶存儲的不斷發(fā)展，可以預(yù)期，由于提高系統(tǒng)性能的需求必將促進(jìn)當(dāng)前這些技術(shù)的發(fā)展。

1.相控陣電子攻擊

相控陣技術(shù)的發(fā)展是針對艦載系統(tǒng)缺少電子攻擊的自我保護(hù)來說的。對于這個(gè)情況，一種應(yīng)用于電子攻擊的高功率寬帶有源（GaAs功率調(diào)制）孔徑陣列得到了發(fā)展。由于信號功率的空間合成和波束指向的靈活改變需要采用相控陣技術(shù)，而寬帶固態(tài)功率放大組件、寬帶高速數(shù)控移相器、寬帶天線陣、高效大功率散熱等一系列關(guān)鍵技術(shù)的突破，便使得相控陣電子攻擊可以實(shí)現(xiàn)。

2.非線性電磁微波裝置

電子戰(zhàn)系統(tǒng)是工作在高信號密度環(huán)境，常規(guī)的接收機(jī)會產(chǎn)生內(nèi)部調(diào)制響應(yīng)，該響應(yīng)容易加重信號處理的負(fù)擔(dān)引起接收機(jī)飽和，從而影響對微弱信號的檢測。非線性電磁微波裝置的發(fā)展為解決上述問題提供了有力保障。頻率選擇限制器（FSL）可以只衰減強(qiáng)信號而不衰減在時(shí)間上與之重合的微弱信號。微波FSL使用了磁化鐵氧體的頻率選擇屬性。在低信號電平上，耦合模式是可以忽略且信號傳播衰減小。另一個(gè)非線性裝置是信噪比放大器（SNE），它完成與FSL相反的功能。在低信號電平上，SNE吸收大部分的信號能量，而在高電平時(shí)，吸收機(jī)構(gòu)飽和，于是允許大部分信號通過。

3.光學(xué)射頻信號處理

光學(xué)信道化技術(shù)的發(fā)展是將寬帶信號處理作為一個(gè)經(jīng)濟(jì)合同的手段來完成高清晰度的環(huán)境分割。寬帶信號頻率多路分離是通過光學(xué)衍射、電信號檢測以及編碼來完成的。光學(xué)處理器實(shí)現(xiàn)的功能包括信道化的相關(guān)卷積和頻譜處理。聲光復(fù)用器是基于布拉格（Bragg）光的衍射。一種光學(xué)調(diào)制器的偏轉(zhuǎn)光線是基于微波輸入信號的頻率。偏轉(zhuǎn)光束輸出是從布拉格單元（網(wǎng)絡(luò)）聚焦到一個(gè)檢測器陣，被檢測的光束是用以指示對所應(yīng)用的射頻頻譜能量的分割。

4.數(shù)字化接收機(jī)技術(shù)

目前的數(shù)字接收機(jī)技術(shù)進(jìn)入微波領(lǐng)域起到一個(gè)很好的作用，并且數(shù)字裝置的處理速度正在以戈頓摩爾的曲線上升，同時(shí)尺寸、重量、電源和價(jià)格持續(xù)下降。例如，目前商業(yè)上專用的集成電路（ASIC）模數(shù)轉(zhuǎn)換器在8-bit范圍能在取樣率1.5GHz以上工作。對于電子戰(zhàn)的應(yīng)用，1GHz是典型的中頻，而數(shù)字接收機(jī)技術(shù)雙倍的取樣率，將使電子戰(zhàn)接收機(jī)的更多功能由數(shù)字接收機(jī)完成。一種多相的數(shù)字接收機(jī)結(jié)構(gòu)提供了高效濾波組件，而這種具有相同線性相位的濾波器可被傳送到現(xiàn)場可編程門陣（FPGA），有限脈沖響應(yīng)（FIR）濾波器的輸出與處理增益成正比。一組濾波器中個(gè)數(shù)的多少是由抽樣的數(shù)量決定，并且由快速傅立葉變換（FFT）的長度來決定所用的濾波器組數(shù)?？焖俑盗⑷~變換的數(shù)據(jù)輸出是在每個(gè)通道的基帶上用并行I/O的形式取樣。

（作者單位：青島職業(yè)技術(shù)學(xué)院）