【正文】 很強(qiáng)的干擾源, 而 CPLD使用的電源電壓為 5V, 能夠承受的干擾電平很低, 因此電磁兼容設(shè)計(jì)成為 CPLD能否在發(fā)射機(jī)監(jiān)控中運(yùn)用的關(guān)鍵。這些開機(jī)過程是與故障連鎖的, 故障的監(jiān)測由發(fā)射機(jī)監(jiān)控電路自動(dòng)完成, 一旦出現(xiàn)故障狀態(tài)立即自動(dòng)終止相應(yīng)的開機(jī)步驟。監(jiān)控電路板監(jiān)控電路板采用了 CPLD(復(fù)雜可編程邏輯器件 )控制技術(shù), 包括發(fā)射系統(tǒng)所有的控制、顯示、狀態(tài)回饋和故障連鎖信號(hào)的處理, 器件數(shù)量大為減少, 具有復(fù)雜的邏輯功能和電可擦除能力, 容易實(shí)現(xiàn)發(fā)射機(jī)監(jiān)控電路的模塊化設(shè)計(jì)。鈦泵電源該電源實(shí)現(xiàn)電源小型化, 為行波管提供 ～ 的直流鈦泵高壓, 輸入+24V 直流電壓, 電源自帶故障保護(hù)點(diǎn)調(diào)節(jié)電阻, 重量只有 100g左右, 可基本符合大多數(shù)真空微波管的抽真空要求。柵極調(diào)制器柵極調(diào)制器采用浮動(dòng)板調(diào)制器，其開通、關(guān)斷的驅(qū)動(dòng)信號(hào)在低電位形成, 利用窄脈沖變壓器進(jìn)行高電位的隔離和脈沖的耦合, 觸發(fā)信號(hào)送到浮在 TWT 陰極電位上的柵極脈沖調(diào)制器上, 高壓 MOSFET 作為調(diào)制開關(guān)管, 可實(shí)現(xiàn)調(diào)制脈沖頻率的大范圍變化, 也可實(shí)現(xiàn)調(diào)制脈沖寬度的大范圍變化。 PMW 控制電路為電源芯片 AMP38HC43振蕩產(chǎn)生的方波及閉環(huán)反饋, 當(dāng)電源出現(xiàn)欠壓、過壓、過流等故障時(shí), 分別輸出故障信號(hào)給檢測單元。燈絲電源該電源輸入為高頻低壓方波, 主功率變換電路為非隔離的同步整流 BUCK電路, 整流二極管使用 MOS管, 直流輸出分成不同檔次, 適應(yīng)不同的燈絲功率要求, 電源設(shè)有過壓、過流保護(hù)電路, 當(dāng)輸出電壓或負(fù)載電流高于過壓或過流保護(hù)設(shè)定值, 電壓關(guān)機(jī), 等故障排除后, 電源重新通電復(fù)位。高頻交流源高頻交流電源輸入為直流低壓, 輸出為數(shù)十千赫茲的高頻低壓方波, 經(jīng)過隔離變壓器送給燈絲和偏壓電源等分機(jī)。 輔助電源輔助電源包括低壓電源、高頻交流電源、燈絲電源、偏壓電源、柵極調(diào)制器、鈦泵電源等幾個(gè)模塊。電源控保板電源控保板產(chǎn)生電源的控制信號(hào), 同時(shí)對(duì)故障信號(hào)處理。該電源可以是A C DC電源, 也可以是 DC DC 電源, 適應(yīng)地面、艦載或機(jī)載等不同的系統(tǒng)輸入使用, 輸出電壓統(tǒng)一為直流360～400V 可調(diào), 功率分成 、3kW、5kW 等幾個(gè)檔次。這一點(diǎn)對(duì)真空管發(fā)射機(jī)具有重要意義。為實(shí)現(xiàn)模塊化、系列化, 本發(fā)射系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)遵循了一套標(biāo)準(zhǔn),使得各分機(jī)統(tǒng)一構(gòu)架、統(tǒng)一拓?fù)?、統(tǒng)一接口設(shè)計(jì), 每個(gè)分機(jī)的接口關(guān)系和基本指標(biāo)保持不變, 只有功率、電流、電壓等檔次的不同。單個(gè)機(jī)柜的重量小于 50kg, 機(jī)箱雙人可以搬、單人可以背扛, 能在惡劣環(huán)境下工作 (高溫 50 、低溫40 、密封防雨、防潮濕和鹽霧 )。為此我找到了一種剛研制成功的柵控行波管發(fā)射機(jī), 采用模塊化設(shè)計(jì), 輸出峰值功率數(shù)十千瓦, 具有體積小、重量輕、能適應(yīng)惡劣環(huán)境的特點(diǎn)。螺旋線形行波管在帶寬上仍占第一位。大功率行波管是真空管微波放大器的一種，其慢波結(jié)構(gòu)包括螺線形結(jié)構(gòu)、環(huán)桿或環(huán)圈線路、禍合腔電路以及梯形網(wǎng)絡(luò)。雖然微波固態(tài)芯片技術(shù)帶寬勉強(qiáng)滿足要求，但單個(gè)功放器輸出功率只能達(dá)到數(shù)瓦或數(shù)十瓦，唯有通過許多固態(tài)功放的相控陣空間合成方式才能達(dá)到功率要求，但研制周期長，成本巨大，不能接受。在功率微波器件中, 行波管是近年來發(fā)展最快、應(yīng)用最廣的一種器件, 在寬頻帶至倍頻程、高效、功率輸出等方面都取得顯著進(jìn)展, 一般行波管發(fā)射機(jī)峰值功率都較低 ( 200kW 以下 ), 工作電壓不太高 ( 50kV以下 ), 可采用多種控制電極獲得好的調(diào)制波形和復(fù)雜多變的信號(hào)形式。冷卻系統(tǒng)負(fù)責(zé)發(fā)射機(jī)各發(fā)熱組件的冷卻任務(wù)。調(diào)制器由預(yù)調(diào)電路、脈沖傳輸變壓器、高電位調(diào)制電路等組成。陽極控制器是控制行波管工作的控制電路。燈絲調(diào)制電源為浮動(dòng)板電源, 電源浮在約 16 kV高壓上正常工作。高壓電源提供行波管工作所需的大部分電源。發(fā)射電源包括低壓電源、高壓電源。螺旋線行波管為高頻鏈路的主放大管，輸出高功率的射頻信號(hào)，由波導(dǎo)傳輸至天線。前級(jí)固態(tài)放大器將模擬信號(hào)源提供的低功率射頻信號(hào)進(jìn)行預(yù)放大，獲得滿足行波管激勵(lì)功率要求的最大射頻信號(hào)，由同軸電纜傳輸至行波管。 行波管功率放大器是電真空管功率放大器的一種，其特點(diǎn)是功率高、帶寬寬，基本能夠滿足本系統(tǒng)的需要，因此從該項(xiàng)目的立項(xiàng)之初，就確定了行波管發(fā)射機(jī)的研制方向，而不采用固態(tài)發(fā)射機(jī)方案。只能采用多個(gè)固態(tài)功率管先合成小功率的寬帶功放器，再用許多功放器組成大型陣列，進(jìn)行空間的大功率合成。發(fā)射機(jī)功率管的選型 功放器件通常分為固態(tài)功率管和電真空管兩大類。由于本項(xiàng)目所研制的電磁環(huán)境模擬系統(tǒng)，需要模擬多種雷達(dá)信號(hào)，具有超寬帶2GHz以上，援蓋S波段全程) 、高功率()的特點(diǎn)。供電系統(tǒng)為整個(gè)系統(tǒng)提供電源。供電系統(tǒng)模擬信號(hào)源發(fā)射機(jī)控制系統(tǒng)饋線天線 電磁環(huán)境模擬系統(tǒng)框圖 Electromagnetic environment simulation system block diagram模擬信號(hào)源為電磁環(huán)境模擬系統(tǒng)提供符合波形要求的射頻信號(hào)，發(fā)射機(jī)將射頻信號(hào)進(jìn)行功率放大，降低頻交流能量轉(zhuǎn)換成射頻能量，經(jīng)饋線系統(tǒng)傳輸?shù)教炀€并輻射到空間。液冷的二次冷卻設(shè)備放在車艙內(nèi)。真空管微波功率放大器一行波管。發(fā)射機(jī)主體濃縮為3個(gè)大的功能模塊:低壓電路包一變頻器。從安裝位置上看，發(fā)射機(jī)的主體裝在天線俯仰軸上。③高壓電源由收集極電源、陰極電源、欽泵電源、陽極控制器、燈絲電源等組成。 Block diagram of transmitting system其中發(fā)射機(jī)主體直接掛裝在天線俯仰軸上，包含以下組件:①功率放大器由高頻元件、前級(jí)放大器和行波管放大器組成。運(yùn)輸要求:公路及鐵路運(yùn)輸。生存能力及安全性:有抗風(fēng)損毀措施，保證8級(jí)風(fēng)正常工作，10級(jí)風(fēng)不破壞(收藏)。后面部分為控制艙，艙內(nèi)放置雷達(dá)模擬源機(jī)柜、控制機(jī)柜、雷達(dá)干擾源機(jī)柜、伺服控制機(jī)柜和沙發(fā)等設(shè)備。由于發(fā)射機(jī)采用液冷，為了減輕天線上發(fā)射機(jī)的載荷，二次冷卻裝置放在車艙內(nèi)。將發(fā)射機(jī)放在天線座俯仰軸上，由于發(fā)射機(jī)的重量及體積較大，大大增加了天線座的負(fù)荷，使伺服電機(jī)的選擇及天線座的設(shè)計(jì)難度大大增加。本系統(tǒng)對(duì)功率要求很高，同時(shí)系統(tǒng)工作頻段寬，為4～8GHz，目前國內(nèi)還沒有這么寬頻段的波導(dǎo)關(guān)節(jié)，所以在天線座動(dòng)靜轉(zhuǎn)換處只有通過電纜連接，這樣電纜在天線座轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可能被絞斷，降低了系統(tǒng)的可靠性。第二章　大功率微波脈沖輻射防暴儀器硬件初步設(shè)計(jì)大功率微波脈沖輻射防暴儀器主要由大功率微波源、高壓部分、檢測電路、調(diào)整控制電路、操作顯示部分、電源部分、輻射天線、車載發(fā)電設(shè)備的選擇等部分組成。但當(dāng)你離開波束后，一切如?！薄？哲娧芯繉?shí)驗(yàn)室輻射能量項(xiàng)目負(fù)責(zé)人說：“這種裝置的影響不會(huì)持續(xù)很長的時(shí)間。的功率密度照射3秒時(shí)間，此時(shí)猴眼角膜要受傷。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)人們的眼睛有許多疼痛接收器并且在它被損害前有一些自動(dòng)保護(hù)眼睛的不樂意接收的反應(yīng)，這些反應(yīng)通常是扭頭或者用手和手臂來遮擋，最簡單的動(dòng)作就是閉眼瞼。這說明武器可選擇的工作范圍，即在不可忍耐的痛感與引起燃燒之間的安全區(qū)是相當(dāng)寬裕的。若皮膚表面受照功率密度較高，時(shí)間過長，皮膚溫度過高，會(huì)引起皮膚燃燒，這是武器設(shè)計(jì)者必須要避免的事。時(shí)，從閾值45℃開始，隨著溫度上升，痛感急劇增加。疼痛的劇烈程度與皮膚表面溫度有關(guān)，而表面溫度要看受照功率密度和時(shí)間。 車載主動(dòng)拒止系統(tǒng)樣機(jī) Vehicle active refused to stop system prototype主動(dòng)拒止系統(tǒng)（ADS）()是微波武器中唯一的一種針對(duì)人的武器，它關(guān)系到人身的安全問題，因而所有測試都要嚴(yán)格遵守有關(guān)程序和法規(guī)。與微波爐加熱食物不同的是，微波爐的頻率一般是幾GHz，工作時(shí)間至少是幾分鐘，而主動(dòng)拒止武器發(fā)射的是具有方向性的一束接近100GHz的毫米波，皮膚受照時(shí)間僅幾秒，所以它不會(huì)滲透到人體的深部，或溫升很高。主動(dòng)拒止武器的工作原理十分簡單，它好比是一架微波束發(fā)射機(jī)。經(jīng)多次場地演示和試驗(yàn)表明，主動(dòng)拒止車載系統(tǒng)各項(xiàng)測試數(shù)據(jù)均達(dá)到與超過了所要求的指標(biāo)，于2003年又開始進(jìn)行機(jī)載系統(tǒng)的物理模擬和相應(yīng)電子部件的設(shè)計(jì)工作。它利用一束毫米波電磁能從相當(dāng)遠(yuǎn)的距離去阻止敵人采取行動(dòng)或迫使他們逃離現(xiàn)場，而不會(huì)使他們致命或受到傷害。最近一些國外媒體報(bào)導(dǎo)，為穩(wěn)定局勢，美國正準(zhǔn)備于今年秋季把這種武器投入伊拉克使用。海軍陸戰(zhàn)隊(duì)時(shí)報(bào)評(píng)論說，主動(dòng)拒止技術(shù)可能是自原子彈以來武器技術(shù)中最大的突破。因此，根據(jù)微波的制熱效果可以制作出大功率微波脈沖輻射防暴儀器，即微波炮。在微波的照射下，猴子的好動(dòng)性減退程度線性于微波強(qiáng)度和照射時(shí)間，老鼠會(huì)產(chǎn)生痙攣甚至失去知覺等現(xiàn)象。時(shí)，人的心肺功能會(huì)衰竭。時(shí)，會(huì)造成人員神經(jīng)混亂、行為錯(cuò)誤、痙攣甚至失去知覺。、可以暫時(shí)改變神經(jīng)細(xì)胞的活動(dòng)。前者指的是當(dāng)較弱的微波能量照射后，造成人類出現(xiàn)神經(jīng)紊亂、行為失控、煩躁、致盲或者心肺功能衰竭造成動(dòng)物活動(dòng)能力變差，甚至失去知覺等行為現(xiàn)象。高功率微波對(duì)人和其它生物的損傷作用主要是通過微波生物效應(yīng)起作用的。可直接燒毀電子設(shè)備的微波二極管、混頻器、計(jì)算機(jī)邏輯電路集成電路、1000～10000 w/㎝178。照射2秒，就可造成人體皮膚3度燒傷80 w/㎝178。人體皮膚輕度燒傷～1 w/㎝178。人體出現(xiàn)痙攣或失去知覺100 mw/㎝178。可沖擊和觸發(fā)電子系統(tǒng)產(chǎn)生的假干擾信號(hào)，干擾雷達(dá)、通信、導(dǎo)航、可沖擊和觸發(fā)電子系統(tǒng)產(chǎn)生假干擾信號(hào)，干擾雷達(dá)、通信、導(dǎo)航、敵3～13m w/㎝178。關(guān)于微波輻射對(duì)電子設(shè)備及生物體的作用效能很多人都在研究，但研究結(jié)果相差很大，一些科研機(jī)構(gòu)對(duì)研究結(jié)果嚴(yán)格保密，公開的也不一定準(zhǔn)確，因此以下數(shù)據(jù)僅供參考。在高功率微波與第一類物體或系統(tǒng)的相互作用效應(yīng)的研究中，當(dāng)前主要研究的內(nèi)容包括高功率微波藕合，各種電子元器件和電子設(shè)備或系統(tǒng)的干擾、翻轉(zhuǎn)、損傷及相關(guān)閥值等。高功率微波作用對(duì)象也可分為兩類，一類是無生命的物體或系統(tǒng)，如電子系統(tǒng)，通信系統(tǒng)等。暫時(shí)效應(yīng)是指在高功率微波信號(hào)存在時(shí)和過后較長一段時(shí)間內(nèi)仍與然存在，但是過一定時(shí)間后器件或系統(tǒng)能夠自動(dòng)恢復(fù)正常工作的一種效應(yīng)，其持續(xù)時(shí)間長短對(duì)于不同系統(tǒng)是不同的。按效應(yīng)的持續(xù)時(shí)間來分，高功率微波效應(yīng)可分為瞬間效應(yīng)、暫時(shí)效應(yīng)和永久效應(yīng)。熱效應(yīng)是指當(dāng)用高功率微波照射人和動(dòng)物時(shí)，可以把人和動(dòng)物燒傷甚至燒死。微波和核爆炸產(chǎn)生的核電磁脈沖，雖然波段不同，但其破壞機(jī)理不外乎電磁效應(yīng)和熱效應(yīng)?！?00w/cm178。當(dāng)微波反復(fù)穿透物體時(shí)，可使物體的極性分子隨著微波周期以每秒幾十億次的驚人速度來回?cái)[動(dòng)、摩擦，從而產(chǎn)生高熱，使被照射物體的溫度升高。這種感應(yīng)電流無疑會(huì)影響電子設(shè)備本身的工作，如淹沒電子元器件中的各種信號(hào)，使器件性能下降，使器件的半導(dǎo)體結(jié)被擊穿等等。高功率微波與物體和系統(tǒng)相互作用的過程，就其物理機(jī)制來講，可以有以下三種效應(yīng)，即:電效應(yīng)、熱效應(yīng)和生物效應(yīng)。在穩(wěn)定的狀態(tài)下，這些加速器重復(fù)速率高達(dá)100Hz，在三個(gè)脈沖一組的脈沖串時(shí)重復(fù)頻率為160Hz。與等離子開關(guān)不同，半導(dǎo)體開關(guān)具有結(jié)構(gòu)簡單、參數(shù)穩(wěn)定、可重復(fù)工作等優(yōu)點(diǎn)。自90年代他們已采用固態(tài)半導(dǎo)體開關(guān)作為放電開關(guān)。早期IHCE采用火花隙和閘流管作為這些加速器的大功率開關(guān)，現(xiàn)己成功應(yīng)用可控硅作為大功率半導(dǎo)體開關(guān)，采用這些開關(guān)使加速器體積更小而且重復(fù)頻率更高。俄羅斯在脈沖功率系統(tǒng)研究中，俄羅斯取得了很多成就，大電流電子學(xué)研究所(IHCE)在60年代后期就開始研制小型加速器，專門用來驅(qū)動(dòng)相對(duì)論返波管，70年代末，IHCE研制成功基于電容性存儲(chǔ)線的SINUS系列的小型加速器。這足以對(duì)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)相干輻射壓制。該公司同時(shí)進(jìn)行多個(gè)振蕩器一起鎖相，以便產(chǎn)生比單個(gè)源高得多的功率。重復(fù)率200Hz。每個(gè)脈沖的能量750J。脈沖持續(xù)時(shí)間100ns。輸出電流10kA。該系統(tǒng)小巧緊湊的基本原因是來自各部分的電壓在真空管內(nèi)累加，以便峰值功率僅在負(fù)載出現(xiàn)。該系統(tǒng)包括一個(gè)由10個(gè)磁轉(zhuǎn)換水隔離PEL驅(qū)動(dòng)的10單元加速器。 美國 美國AAI公司研制了一種微波發(fā)射裝置(MTD)，它是一種可移動(dòng)的重復(fù)脈沖功率微波發(fā)射機(jī)，采用的微波器件為相對(duì)論磁控管，頻率為3—5GHz，峰值功率達(dá)700MW，脈寬，脈寬為50ns，重復(fù)頻率為2—10Hz。高功率微波的高功率和高能量的特點(diǎn)使得它在定向能技術(shù)、高靈敏性超遠(yuǎn)距離雷達(dá)、等離子體加熱、射頻電子直線加速器、環(huán)保工程、激光泵浦、功率聚束傳輸?shù)确矫娴膽?yīng)用前景光明。在較短的時(shí)間內(nèi)，高功率微波技術(shù)已經(jīng)取得了極大的進(jìn)展。等離子體物理和相對(duì)論電子學(xué)理論為準(zhǔn)確把握這種粒子束流的行為提供了理論指導(dǎo)。高功率微波領(lǐng)域是本世紀(jì)70年代隨著脈沖功率技術(shù)、相對(duì)論電子學(xué)、等離子體物理，的發(fā)展而發(fā)展起來的。在60年代，研制出了正交場放大器。1937年，第一只具有諧振腔結(jié)構(gòu)的速調(diào)管誕生。二十世紀(jì)初期，人類研制出磁控管，無線電進(jìn)入低頻應(yīng)用領(lǐng)域。這一定義使得高功率微波技術(shù)有別于常規(guī)微波技術(shù)，形成了一個(gè)全新的研究領(lǐng)域。本文針對(duì)對(duì)該大功率微波脈沖輻射防暴儀器進(jìn)行初步硬件設(shè)計(jì)規(guī)劃。瓦解斗志。從國外恐怖襲擊看，不僅有定時(shí)炸彈、遙控炸彈、連環(huán)炸彈，還有更殘酷的自殺性人體炸彈、汽車炸彈和路邊炸彈等。 天津理工大學(xué)中環(huán)信息學(xué)院教務(wù)處制表大功率微波脈沖輻射防暴儀器——硬件的初步設(shè)計(jì)摘　　要近年來，國際上典型反恐戰(zhàn)例中，幾乎無一例外地使用先進(jìn)大功率微波脈沖輻射技術(shù)控制了局面。本課題要求對(duì)該大功率微波脈沖輻射防暴儀器進(jìn)行初步硬件設(shè)計(jì)規(guī)劃。在大功率微波武器開發(fā)方面，美國和俄羅斯（前蘇聯(lián)）居領(lǐng)先地位。瓦解斗志。從國外恐怖襲擊看，不僅有定時(shí)炸彈、遙控炸彈、連環(huán)炸彈，還有更殘酷的自殺性人體炸彈、汽車炸彈和路邊炸彈等。近年來，國際上典型反恐戰(zhàn)例中，幾乎無一例外地使用先進(jìn)大功率微波脈沖輻射技術(shù)控制了局面。保護(hù)人質(zhì)。不傷無辜。適合城市。在突發(fā)事件現(xiàn)場，各國欲區(qū)分平民和恐怖分子變得越來越困難，導(dǎo)致傳統(tǒng)武器系統(tǒng)越來越難以發(fā)揮作用。（2）畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書一式二份，一份系內(nèi)留存，一份發(fā)給學(xué)生，最后裝訂