CN110336571B - 一种具有自适应频率选择宽带高功率微波保护装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有自适应频率选择宽带高功率微波保护装置，属于高功率微波毫米波技术领域。该装置采用多通道频段并联设计，将宽带信号分离为若干窄带信号，各通道相互独立，各通道对应频段的信号分别输出至各自的处理电路。本发明具有对高功率微波脉冲进行频率自适应选择限幅的特性，分别从频域和时域上进行强电磁脉冲防护。频域上完成接收大功率微波脉冲信号的频段分离；时域上，由限幅器进行脉冲限幅。HPM攻击进行时，装置仅关闭HPM频率所在的接收通道，提高了系统抗HPM压制能力；若HPM功率超过对应通道的保护能力，仅损坏攻击频段所在频率范围的通道，其余通道仍然正常工作，提高了接收机的抗HPM毁伤能力。

Description

一种具有自适应频率选择宽带高功率微波保护装置
技术领域
本发明属于高功率微波毫米波技术领域，具体涉及一种具有频率自适应选择宽带限幅功能的高功率微波脉冲保护装置。
背景技术
高功率微波脉冲武器是一种典型的定向能武器，通过发射强电磁脉冲毁伤无线电接收机等敏感电子设备。高功率微波中心频率范围为300MHz～300GHz，峰值功率功率大于100MW(一般大于1GW)或平均功率大于1MW，其中窄带高功率微波相对带宽小于5％。
高功率脉冲保护装置是限制无线电接收机所接收信号的功率的系统，广泛用于保护无线电接收装置免受高功率微波毁伤，特别是窄带高功率微波。其基本原理是当无线电信号功率低于保护装置阈值时无线电信号正常通过保护装置，进入后端电路系统；当无线电信号功率高于保护装置阈值时，保护装置将无线电信号吸收或反射，使得无线电信号主要能量不再进入后端功率敏感电路系统，从而起到保护无线电接收装置的功能。
高功率微波脉冲保护装置主要应用于保护雷达、通信系统等无线电接收装置免受高功率微波(HPM)武器毁伤，特别是窄带高功率微波。
发明内容
本发明解决的实际技术问题是：常规接收机高功率微波脉冲保护电路如图1所示，在工作频段内为串行电路结构，当高功率微波脉冲进入保护装置后，无线电接收机在整个工作频段内信号接收完全中断；若HPM脉冲功率超过保护装置保护能力，则系统完全损坏。根据HPM脉冲频谱较窄的特点，本发明则提出了一种自适应频率选择限幅保护方案，采用多通道频段并联设计，将宽带信号分离为若干窄带信号，各通道相互独立，各通道对应频段的信号分别输出至各自的低噪声放大器等小信号处理电路。
本发明采用的技术方案是：一种具有自适应频率选择宽带高功率微波保护装置，包括输入端口、多工器、滤波器、限幅器、以及输出端口。
宽带微波信号通过输入端口输入，然后通过多工器分为N路窄带信号，每一路窄带信号依次通过后端并联设计的滤波器、限幅器，最后从输出端口输出N路输出信号。其中所述N的取值不小于2。
所述限幅器分别对窄带信号进行限幅，其中限幅器可以由包括但不限于PIN二极管，肖特基二极管，气体限幅器单独或组合构成；所述多工器可以由包括但不限于微带线，带状线，波导，同轴线等微波传输线单独或组合构成。
本发明的优点：
如图2所示本发明具有对高功率微波脉冲进行频率自适应选择限幅的特性，分别从频域和时域上进行强电磁脉冲防护。频域上完成接收大功率微波脉冲信号的频段分离；时域上，由限幅器进行脉冲限幅。HPM攻击进行时，装置仅关闭HPM频率所在的接收通道，提高了系统抗HPM压制能力；若HPM功率超过对应通道的保护能力，仅损坏攻击频段所在频率范围的通道，其余通道仍然正常工作，提高了接收机的抗HPM毁伤能力。
附图说明
图1为传统限幅器结构原理图。
图2(a)为系统在正常环境时的传输系数(S21)示意图，图2(b)为1号通道遭受高功率微波攻击时的传输系数(S21)示意图。
图3为本发明实施例拓扑结构图。
图4为本发明实施例模型结构示意图(以S波段为例)。
图5(a)为实施例正常工作时的传输系数(S21)仿真图，图5(b)为实施例模拟1号通道损坏后(阻抗严重失配)的传输系数(S21)仿真图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明中的技术方案进行清晰描述。
以S波段为例，如图3、图4所示，宽带微波信号从输入端口1输入，本实施例中多工器2为匹配枝节，宽带微波信号通过多工器2分为3路窄带信号，3路窄带信号依次通过后端并联设计的滤波器、限幅器。本实施例中滤波器为微带线滤波器，301为通道1滤波器，通道频率2.74GHz—2.86GHz，302为通道2滤波器，通道频率为2.94—3.06GHz，303为通道3滤波器，通道频率为3.14—3.26GHz。本实施例中限幅器为固态PIN二极管限幅器，401为通道1限幅器，402为通道2限幅器，403为通道3限幅器。501为通道1输出端口，502为通道2输出端口，503为通道3输出端口。
实施例系统正常传输系数如图2(a)所示。如图2(b)所示，HMP脉冲频率在1号通道频率范围内时，1号通道对应的限幅器启动，关闭1号通道，1号通道的传输系数急剧下降；非HPM攻击频段所在的2号和3号通道正常工作。攻击停止后，恢复正常接收状态。
图5(a)为实施例模型在正常工作状态下的各通道传输系数计算结果；图5(b)为模型通道1受到HPM攻击后损伤后的各通道计算结果。计算表明，采用本发明技术后，仅在HPM中心频率所在频段内接收机通信中断，信号传输系数下降20dB以上；而其它非HPM频段信号传输正常，从而有效提高了接收机的抗HPM毁伤能力。
依据以上描述，本领域技术人员应当对本发明器件有了清楚的认识。以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本范明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种具有自适应频率选择宽带高功率微波保护装置，其特征在于：包括输入端口、多工器、滤波器、限幅器、以及输出端口；
宽带微波信号通过输入端口输入，然后通过多工器分为3路窄带信号，每一路窄带信号依次通过后端并联设计的滤波器、限幅器，最后从输出端口输出3路输出信号；其中第一路窄带信号输入的滤波器的通道频率为2.74GHz—2.86GHz，第二路窄带信号输入的滤波器的通道频率为2.94—3.06GHz，第三路窄带信号输入的滤波器的通道频率为3.14—3.26GHz。
2.如权利要求1所述的一种具有自适应频率选择宽带高功率微波保护装置，其特征在于：所述限幅器分别对一路窄带信号进行限幅，其中限幅器由PIN二极管、肖特基二极管、气体限幅器单独或组合构成。
3.如权利要求1所述的一种具有自适应频率选择宽带高功率微波保护装置，其特征在于：所述多工器由微带线、带状线、波导、同轴线单独或组合构成。
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