本發(fā)明屬于電磁損傷效應研究領域，主要涉及一種利用多波段窄帶高功率微波對電聲警報控制器進行損傷效應試驗的方法。
背景技術：
人民防空警報發(fā)放控制系統(tǒng)是人民防空體系中的重要組成部分，對城市空防、人員疏散起著至關重要的作用。作為該系統(tǒng)的核心設備，電聲警報控制器在面臨電磁脈沖武器威脅時能否正常工作是必須要關心的問題，這就需要對其電磁損傷效應進行試驗研究。
高功率微波一般指功率在100mw以上，頻率在300mhz～300ghz波段的微波。這種武器可以固定于地面，也可車載、艦載、機載或彈載，通過天線向目標輻射強功率脈沖微波波束，也可發(fā)射一定重復頻率的連續(xù)脈沖?？啥啻位蛞淮涡允褂?。只要功率足夠大，用這種武器可攻擊空中、地面和地下各種武器裝備中的電子系統(tǒng)。從高功率微波武器所產(chǎn)生的微波脈沖的頻譜特性可將其分為窄帶（nb）和超寬帶（uwb）兩種，其中窄帶高功率微波的特點是脈沖功率高（gw以上），頻率高（ghz以上），頻帶窄，容易將能量集中輻射。窄帶高功率微波典型頻段主要有l(wèi)、s、c、x、ka等波段，覆蓋頻率為1ghz-40ghz。
目前，對電子設備的電磁損傷效應試驗研究主要有兩種：輻照法和注入法。兩種方法基本原理比較成熟，研究的也很多。輻照效應試驗方法,最常用的有兩種:一是高等級試驗方法；二是低等級試驗方法。低等級試驗主要模擬低于威脅等級幅度下的電磁脈沖(emp)波形,基于減少試驗費用或不能獲得威脅等級的emp,滿足“無損”測試的需要。對于線性系統(tǒng)而言,可以用低等級測試結果來標定威脅等級場強下的測試數(shù)據(jù),其主要缺陷是難以評估高等級下非線性系統(tǒng)的性能。高等級試驗的優(yōu)點是:無論受試系統(tǒng)是線性系統(tǒng)還是非線性系統(tǒng),它都能驗證受試系統(tǒng)能否承受規(guī)定的電磁威脅環(huán)境。該方法的缺點是難以控制波形的幅度和時間去精確模擬威脅波形,準備和測試過程復雜,試驗費用高。注入法是將電流或電壓或兩者直接注入到系統(tǒng)的端口,以確定系統(tǒng)內(nèi)的器件產(chǎn)生失效或損壞時端口所需的激勵等級,其優(yōu)點是所用試驗設備不太復雜,測試比較經(jīng)濟。缺點是不能模擬實際的自由場耦合,感應的脈沖場波形受注入源的特性和耦合機理影響,不能適當?shù)啬M威脅波形。
電聲警報控制器由控制器、電纜、信號接收天線組成，是一典型的非線性系統(tǒng)。高等級輻照試驗中該系統(tǒng)耦合通道多樣，包括天線、連接線纜、供電電纜、主機面板孔縫等耦合通道；窄帶高功率微波對其的影響參數(shù)復雜，包括輻照角度、極化方向、連接線纜處理方式以及輻射波頻率、脈沖寬度、重復頻率等因素?，F(xiàn)有試驗方法無法直接應用于該設備電磁損傷效應考核評估，尚缺乏明確、清晰、可重復的試驗方法和操作步驟，因此，研究一套專門針對多波段窄帶高功率微波對電聲警報控制器的電磁損傷效應試驗方法非常必要。
技術實現(xiàn)要素：
為了克服背景技術中的不足，本發(fā)明的目的是提供多波段窄帶高功率微波對一種電聲警報控制器電磁損傷效應試驗方法，本發(fā)明基于輻照法，利用多波段窄帶高功率微波對電聲警報控制器的進行損傷效應試驗，具有操作性強、步驟清晰、科學合理等特點。
為實現(xiàn)如上所述的發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下所述的技術方案：
首先在試驗前，將電聲警報控制器置于測試區(qū)域,信號接收天線置于室外開闊場地，二者通過專用電纜進行連接；連接好后，打開設備電源開關，設置為遙控報警狀態(tài)，接收由中央站發(fā)出的遙控指令；當接收到其信號時，對應指示燈亮，試驗人員通過觀察電聲警報控制器的工作狀態(tài)變化來判別其損傷情況；
所述多波段窄帶高功率微波對電聲警報控制器的損傷效應試驗按照以下步驟進行：
a1：選擇l波段高功率微波輻射系統(tǒng)
設置電聲警報控制器正對輻射波，依次采用不同的脈沖寬度和重復頻率組合對其進行輻照，極化方式為水平極化，脈沖發(fā)射方式為連續(xù)發(fā)射，按照功率由小到大的順序改變輻射波功率大小，觀察電聲警報控制器工作情況，記錄下其出現(xiàn)干擾時所對應的最低峰值功率，而后在此峰值功率下，改變發(fā)射方式為單次，按照一定步長逐步增加脈沖個數(shù)，記錄下使電聲警報控制器受干擾時所需的脈沖個數(shù)，利用測量信號峰值功率、信號傳輸系統(tǒng)增益、接收天線有效接收面積、測量儀器測量參數(shù)、脈沖寬度、重復頻率、脈沖個數(shù)等參數(shù)計算出使電聲警報控制器受干擾的脈沖能量密度，通過對比，確定最低脈沖能量密度并記錄此時的脈沖寬度、重復頻率和脈沖個數(shù)；
a2:設置電聲警報控制器側對輻射波，極化方式為水平極化，選取步驟a1中使電聲警報控制器最易受干擾的微波輻射系統(tǒng)設置進行試驗，按照步驟a1同樣的方式確定電聲警報控制器在該設置下受干擾時的最低脈沖能量密度，并記錄此時的脈沖寬度、重復頻率和脈沖個數(shù)；
a3:設置電聲警報控制器背對輻射波，極化方式為水平極化，選取步驟a1中使電聲警報控制器最易受干擾的微波輻射系統(tǒng)設置進行試驗，按照步驟a1同樣的方式確定電聲警報控制器在該設置下受干擾時的最低脈沖能量密度，并記錄此時的脈沖寬度、重復頻率和脈沖個數(shù)；
a4:改變極化方式為垂直極化，選取步驟a1～a3中使電聲警報控制器最易受干擾的微波輻射系統(tǒng)設置和電聲警報控制器工況設置進行試驗，按照步驟a1同樣的方式確定電聲警報控制器在該設置下受干擾時的最低脈沖能量密度，并記錄此時的脈沖寬度、重復頻率和脈沖個數(shù)；
a5:將連接線纜用屏蔽膠帶密閉包裹并隱藏于吸波材料中，選取步驟a1～a4中使電聲警報控制器最易受干擾微波輻射系統(tǒng)設置和電聲警報控制器工況設置進行試驗，按照步驟a1同樣的方式確定電聲警報控制器在該設置下受干擾時的最低脈沖能量密度，并記錄此時的脈沖寬度、重復頻率和脈沖個數(shù)；
a6:選取步驟a1～a5中最低脈沖能量密度為該樣本的干擾閾值，按照其對應的脈沖寬度、重復頻率設置微波輻射系統(tǒng)，按照其對應的電聲警報控制器工況參數(shù)設置主機，按照功率由小到大的順序改變輻射波功率大小，觀察電聲警報控制器工作情況，記錄下其出現(xiàn)擾亂、毀傷現(xiàn)象時所對應的最低峰值功率，而后在此峰值功率下，改變發(fā)射方式為單次，按照一定步長逐步增加脈沖個數(shù)，記錄下使電聲警報控制器出現(xiàn)擾亂、毀傷現(xiàn)象時所需的脈沖個數(shù)，通過計算對比，確定最低脈沖能量密度為電聲警報控制器的擾亂、毀傷閾值；
a7:更換樣本，重復步驟a1～a6；
a8:綜合比較分析步驟a1～a7得到的不同樣本損傷閾值，確定該波段高功率微波對電聲警報控制器的損傷閾值范圍；
a9:依次調(diào)整微波輻射系統(tǒng)為s波段、c波段和x波段，重復試驗步驟a1～a9，確定相應波段高功率微波對電聲警報控制器的損傷閾值范圍。
采用如上所述的技術方案，本發(fā)明具有如下所述的優(yōu)越性：
本發(fā)明所述的電聲警報控制器電磁易損性試驗方法，利用多波段高功率微波輻射系統(tǒng)直接輻照電聲警報控制器，試驗過程中通過調(diào)節(jié)輻射系統(tǒng)工況參數(shù)、天線極化方式、電聲警報控制器受照角度、連接線纜處理方式等保證了易損性數(shù)據(jù)的科學合理、真實可靠。本發(fā)明具有條理清晰、針對性強和易于實現(xiàn)等優(yōu)點。
具體實施方式
結合實施例，對本發(fā)明進一步詳細說明。
首先在試驗前，將電聲警報控制器置于測試區(qū)域，本實施例中的電聲警報控制器采用jdsk-ew型電聲警報控制器。信號接收天線置于室外開闊場地，二者通過專用電纜進行連接；連接好后，打開設備電源開關，設置為遙控報警狀態(tài)，接收由中央站發(fā)出的遙控指令；當接收到其信號時，對應指示燈亮，試驗人員通過觀察電聲警報控制器的工作狀態(tài)變化來判別其損傷情況；
所述多波段窄帶高功率微波對電聲警報控制器的損傷效應試驗按照以下步驟進行：
a1：選擇l波段高功率微波輻射系統(tǒng)，輻射波主頻為1.3ghz，峰值功率為400kw。設置電聲警報控制器樣本1正對輻射波，依次采用不同的脈沖寬度和重復頻率組合對其進行輻照，所述的不同的脈沖寬度和重復頻率組合包括(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)。所述的步長為脈沖個數(shù)增加幅度。當脈沖個數(shù)小于100，步長取為10；脈沖個數(shù)大于100時，步長取為50。連接線纜設置為暴露于輻射場中，極化方式為水平極化，脈沖發(fā)射方式為連續(xù)發(fā)射，按照功率由小到大的順序改變輻射波功率大小，觀察樣本1工作情況，記錄下其出現(xiàn)干擾時所對應的最低峰值功率，而后在此峰值功率下，改變發(fā)射方式為單次，按照一定步長逐步增加脈沖個數(shù)，記錄下使樣本1受干擾時所需的脈沖個數(shù)，利用測量信號峰值功率、信號傳輸系統(tǒng)功率損耗、接收天線有效接收面積、脈沖寬度、重復頻率、脈沖個數(shù)等參數(shù)計算出使樣本1受干擾的脈沖能量密度，通過對比，確定最低脈沖能量密度并記錄此時的脈沖寬度、重復頻率和脈沖個數(shù)；
所述的脈沖能量密度為測量信號峰值功率、信號傳輸系統(tǒng)（衰減器、傳輸電纜、頻譜儀）增益、接收天線有效接收面積、頻譜儀分辨率帶寬、波長、脈沖寬度、重復頻率、脈沖個數(shù)的函數(shù)。
表1為具體的測量及計算結果。
表1a1步驟的測量及計算結果
a2:設置樣本1側對輻射波，極化方式為水平極化，選取步驟a1中使樣本1最易受干擾的微波輻射系統(tǒng)設置進行試驗，按照步驟a1同樣的方式確定樣本1在該設置下受干擾時的最低脈沖能量密度，并記錄此時的脈沖寬度、重復頻率和脈沖個數(shù)；
表2a2步驟的測量及計算結果
a3:設置樣本1背對輻射波，極化方式為水平極化，選取步驟a1中使樣本1最易受干擾的微波輻射系統(tǒng)設置進行試驗，按照步驟a1同樣的方式確定樣本1在該設置下受干擾時的最低脈沖能量密度，并記錄此時的脈沖寬度、重復頻率和脈沖個數(shù)；
表3a3步驟的測量及計算結果
a4:改變極化方式為垂直極化，選取步驟a1～a3中使樣本1最易受干擾的微波輻射系統(tǒng)設置和電聲警報控制器工況設置進行試驗，按照步驟a1同樣的方式確定樣本1在該設置下受干擾時的最低脈沖能量密度，并記錄此時的脈沖寬度、重復頻率和脈沖個數(shù)；
表4a4步驟的測量及計算結果
a5:將連接線纜用屏蔽膠帶密閉包裹并隱藏于吸波材料中，選取步驟a1～a4中使樣本1最易受干擾微波輻射系統(tǒng)設置和電聲警報控制器工況設置進行試驗，按照步驟a1同樣的方式確定樣本1在該設置下受干擾時的最低脈沖能量密度，并記錄此時的脈沖寬度、重復頻率和脈沖個數(shù)；
表5a5步驟的測量及計算結果
a6:選取步驟a1～a5中最低脈沖能量密度為該樣本的干擾閾值，按照其對應的脈沖寬度、重復頻率設置微波輻射系統(tǒng)，按照其對應的電聲警報控制器工況參數(shù)設置主機，按照功率由小到大的順序改變輻射波功率大小，觀察樣本1工作情況，記錄下其出現(xiàn)擾亂、毀傷現(xiàn)象時所對應的最低峰值功率，而后在此峰值功率下，改變發(fā)射方式為單次，按照一定步長逐步增加脈沖個數(shù)，記錄下使樣本1出現(xiàn)擾亂、毀傷現(xiàn)象時所需的脈沖個數(shù)，通過計算對比，確定最低脈沖能量密度為樣本1的擾亂、毀傷閾值。這樣，就確定了該樣本的損傷（干擾、擾亂和毀傷）閾值；
表6樣本1的損傷閾值
a7:更換樣本，重復步驟a1～a6；
表7其它樣本的損傷閾值
a8:綜合比較分析步驟a1～a7得到的不同樣本損傷閾值，通過一定的數(shù)學方法處理確定該波段高功率微波對電聲警報控制器的損傷閾值范圍；
表8l波段高功率微波對警報發(fā)放控制器的損傷閾值范圍
a9:依次調(diào)整微波輻射系統(tǒng)為s波段、c波段和x波段，重復試驗步驟a1～a9。所述的s波段窄帶高功率微波輻射系統(tǒng)主要性能參數(shù)是：輻射波主頻為2.85ghz，峰值功率為200kw。
所述的c波段窄帶高功率微波輻射系統(tǒng)主要性能參數(shù)是：輻射波主頻為5.65ghz，峰值功率為400kw。
所述的x波段窄帶高功率微波輻射系統(tǒng)主要性能參數(shù)是：輻射波主頻為9.34ghz，峰值功率為200kw。
表9全波段高功率微波對警報發(fā)放控制器的損傷閾值范圍