毫米波引信电磁脉冲效应仿真分析

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引信是确保武器弹药使用安全和获得最佳毁伤效果的控制系统,包含数据采集、逻辑判断和决策等功能模块。随着高功率微波武器逐渐进入现代战争,战场电磁环境日益复杂,引信的战场生存能力受到了严峻的挑战。针对引信的电磁脉冲效应研究多采用试验法,但由于试验成本高、条件苛刻、且试验数据有限,分析结果存在不确定性;此外,研究多集中于引信的“前门”耦合效应,对“后门”耦合效应的研究并不充分。针对上述问题,本文以某型Ka波段毫米波引信为研究对象,从空间电场耦合和线缆耦合两个角度,研究了高功率微波辐照下毫米波引信的“后门”耦合效应。并基于范数计算,开展了高功率微波效应的量化评估分析,为引信的电磁脉冲防护设计提供支撑。本文主要工作内容和贡献如下:(1)基于电磁仿真计算,开展了高功率微波辐照下毫米波引信电场耦合效应分析。由于电场耦合影响因素多,基于控制变量法,研究高功率微波的来波方向、极化方向、特征参数对毫米波引信电场耦合的影响;根据最严重电场耦合情况,开展了毫米波引信电场耦合响应特性和引信壳体屏蔽效能研究,分析了引信腔体不同区域电场耦合的差异性;基于范数计算,研究了毫米波引信电场耦合效率,对比分析高功率微波的不同参数对引信电场耦合的异同性。(2)基于场路联合仿真的方法,开展了高功率微波辐照下毫米波引信线缆耦合效应分析。建立线缆耦合简化仿真模型,通过改变激励源特征参数、辐照方向、线缆参数和线缆类型研究线缆耦合的响应规律。为了模拟实际场景中线缆耦合存在的不确定性,研究了多个因素共同作用下线缆耦合电磁范数的统计规律,得到耦合程度最严重的情况。运用最严重耦合情况下的影响因素的参数组合,对按实际走线方式构建的线缆模型进行仿真,获得线缆端口响应波形;运用基于范数特征的电磁应力表征方法,量化评估了引信的线缆耦合效应。(3)高功率微波辐照下电路模块电磁脉冲效应分析。将场路联合仿真得到的线缆耦合响应波形作为电路仿真的激励,基于电路仿真,获得电路中敏感器件/芯片端口的响应波形,对该波形进行范数特征提取,得到器件/芯片端口的集成电磁应力向量,实现对电路模块电磁脉冲损伤情况进行的量化评估,进而从物理层判断敏感器件/芯片的损伤情况。
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