微波武器系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用及原理

　　與激光一樣，微波是另一種形式的電磁輻射。它們的波長比光長得多，頻率也低得多。（尼爾森，2022）紅光的波長約為0.7μm，頻率為cλ，約為4 X 1014赫茲。相比之下，微波波長約為1cm，頻率為1010赫茲或10千兆赫（GHz）。

　　大多數(shù)微波設(shè)備旨在檢測(cè)和放大微弱的微波信號(hào)。圖11.1顯示了微波發(fā)生時(shí)電磁頻譜的一部分。

　　更高功率的微波器件稱為LRAD（遠(yuǎn)程區(qū)域拒絕），不要與LRAD（遠(yuǎn)程聲學(xué)器件）混淆。第一個(gè)涉及微波，第二個(gè)涉及聲波。放大微波爐最知名的設(shè)備是我們都很熟悉的普通廚房微波爐。它產(chǎn)生的功率比 LRAD 少得多。

　　微波與水分子相互作用。電磁輻射由光子和相關(guān)的正弦變化電場(chǎng)組成。水分子是偶極的，這意味著它們具有帶相反電荷的末端，使它們不對(duì)稱。

　　當(dāng)微波與水相互作用時(shí)，能量試圖翻轉(zhuǎn)水分子以與變化的磁場(chǎng)對(duì)齊。磁場(chǎng)在微波中以大約 2.5GHz/秒或每秒 2 億次的速度變化或翻轉(zhuǎn)。在這個(gè)速度下，水分子的翻轉(zhuǎn)會(huì)產(chǎn)生摩擦，導(dǎo)致熱量傳遞到周圍的無響應(yīng)材料，從而烹飪食物。關(guān)于微波爐，LRAD以5-80GHz的更高能量運(yùn)行。微波爐可以更深入地滲透到材料內(nèi)部，因?yàn)榉肿拥臄?shù)量和功率允許這種情況發(fā)生。但它永遠(yuǎn)不會(huì)很好地充當(dāng)武器系統(tǒng)，因?yàn)椴ǚ稚⒃谙鄬?duì)較短的距離內(nèi)。

　　然而，以更高功率運(yùn)行的軍用主動(dòng)拒絕系統(tǒng)將能量準(zhǔn)直成光束，以便它可以作用于物體的表面。因此，以較小的能量和較大的波長，能量深深地沉積在材料中，與傾向于將大部分能量沉積在材料表面上的更高功率和較短波長相比，微波爐非常適合烹飪。這對(duì)于武器系統(tǒng)來說是很好的，因?yàn)槟繕?biāo)是具有高度集中神經(jīng)末梢的皮膚表面。此外，LRAD的較短波長可以更好地聚焦并發(fā)送到更遠(yuǎn)的下場(chǎng)。

　　頻率以赫茲表示，每秒一個(gè)周期。微波的頻率在每秒300億個(gè)周期（兆赫茲）和每秒300億個(gè)周期（千兆赫茲）之間，使其成為高頻無線電波。微波有許多有用的民用應(yīng)用。例如，雷達(dá)（無線電探測(cè)和測(cè)距）使用頻率較高、波長較短的微波。它們的較短波長允許它們以光束的形式在特定方向上傳輸它們。它們沿直線行進(jìn)，直到被遇到的物體反射。例如，如果對(duì)準(zhǔn)飛機(jī)，雷達(dá)的反射波會(huì)檢測(cè)其飛機(jī)類型、方向和速度。使用雷達(dá)可以讓機(jī)場(chǎng)的交通管制員指揮飛機(jī)交通。隱形飛機(jī)的雷達(dá)信號(hào)較低，降低了雷達(dá)探測(cè)和跟蹤飛機(jī)的能力，并且在雷達(dá)屏幕上可能看起來更像鳥。隱形飛機(jī)通過在無法探測(cè)的方向上反射雷達(dá)波束或通過吸收一部分雷達(dá)波束來實(shí)現(xiàn)低雷達(dá)特征。

　　返回微波爐

　　大多數(shù)廚房配有微波爐。微波爐以每秒 2，450，000 次循環(huán)（2，450 兆赫茲）的速度運(yùn)行。（蒙特，2021）微波爐的工作原理是將微波束直接引導(dǎo)到食物上。組成食物的分子吸收光束的能量，使脂肪和水分子振動(dòng)。這種振動(dòng)會(huì)引起摩擦，從而產(chǎn)生熱量并增加食物的溫度。溫度的升高會(huì)烹飪食物。您可以看到微波爐內(nèi)部，因?yàn)槲⒉t門包含一塊由金屬網(wǎng)屏覆蓋的玻璃板。屏幕反射微波，因?yàn)榫W(wǎng)孔太小，微波無法逸出，足夠大，可以讓可見光通過，讓你看到除了這些典型的微波應(yīng)用之外，里面有什么在烹飪，還有更多，包括工業(yè)應(yīng)用。讓我們繼續(xù)討論微波武器。

　　微波武器的定義：通過發(fā)射聚焦微波來破壞目標(biāo)的裝置。這個(gè)定義中的關(guān)鍵詞是“損害”。（蒙特，2021）

　　雖然雷達(dá)和微波爐將微波聚焦在目標(biāo)上，但它們的目的不是破壞。與激光武器不同，微波武器的一個(gè)關(guān)鍵屬性是它們幾乎不受天氣或大氣條件的影響。它們可以輕松穿透霧。相比之下，激光武器發(fā)現(xiàn)穿透霧氣具有挑戰(zhàn)性。高能微波武器的射程很遠(yuǎn)，通常可達(dá)幾十到幾百英里。這些武器可以傷害人類、電子系統(tǒng)和燃料。（蒙特，2021）例如，哈瓦那綜合癥與莫斯科信號(hào)類似，給一些受害者留下了永久性的腦損傷。

　　暴露在高能微波脈沖下的電子系統(tǒng)將遭受災(zāi)難性故障，即使電子設(shè)備關(guān)閉或斷開電源。微波脈沖在電子電路中感應(yīng)出浪涌電流，造成損壞。高能微波還會(huì)損壞導(dǎo)彈、卡車或任何其他平臺(tái)的燃料。當(dāng)微波將燃料加熱到爆炸點(diǎn)時(shí)，就會(huì)造成損壞。（蒙特，2021）像激光武器一樣，微波武器只要有足夠的功率，就會(huì)繼續(xù)發(fā)揮作用。另一個(gè)共同點(diǎn)是，定向能武器可以取代使用火藥的常規(guī)武器，從而消除了為被替換的武器供應(yīng)和儲(chǔ)存危險(xiǎn)彈藥的需要。（蒙特，2021）例如，如果炸彈擊中軍艦的彈匣，炸彈的爆炸將觸發(fā)彈匣爆炸并可能擊沉船。因此，通過取代常規(guī)武器，定向能武器可以大大提高安全性。（蒙特，2021）

　　美國微波武器 殺傷人員微波武器

　　殺傷人員微波武器有兩種類型，神經(jīng)微波武器和生物武器。

　　神經(jīng)微波武器

　　這些武器攻擊人類神經(jīng)系統(tǒng)，通常是大腦。根據(jù)定義，向人類投射低頻微波是一種神經(jīng)微波武器。雖然它是非致命的，但它可能導(dǎo)致永久性腦損傷。（蒙特，2021）美國對(duì)部署或使用此類武器保持沉默;然而，DARPA建造了一個(gè)來研究它對(duì)猴子的影響（在潘多拉計(jì)劃中）。（L， 2019）其他有趣的DARPA項(xiàng)目包括代號(hào)Hello，Goodbye和Good Night。

　　潘多拉項(xiàng)目

　　“美國的新研究計(jì)劃 - 五角大樓希望更多地了解您的身體細(xì)胞如何使用電磁輻射相互交談。一項(xiàng)新的研究計(jì)劃將探索：

　　電磁波是否在細(xì)胞內(nèi)或細(xì)胞之間有目的地傳輸和接收，如果是這樣，不僅要利用這些見解用于生物系統(tǒng)，還要在雜亂的電磁環(huán)境中進(jìn)行通信。（L， 2019）

　　許多關(guān)于細(xì)胞間信號(hào)傳導(dǎo)的想法并不新鮮。二十五年前，羅斯·阿迪（Ross Adey）描述了細(xì)胞如何“可以跨越細(xì)胞膜的屏障一起竊竊私語”。他認(rèn)為，這些信息可以控制復(fù)雜的生物過程。此外，Adey堅(jiān)持認(rèn)為，外部EM輻射也可以激活，壓倒或混淆這些過程。這些通常被稱為非熱效應(yīng)。早在1960年代，阿迪就參與了一個(gè)名為Pandora的DARPA絕密項(xiàng)目，以調(diào)查低水平微波輻射的影響。（L， 2019）

　　該項(xiàng)目是在美國政府發(fā)現(xiàn)蘇聯(lián)在其駐莫斯科大使館發(fā)射微波后啟動(dòng)的。（RadioBio：DARPA探索細(xì)胞間通信，2017）

　　生物微波武器

　　這些武器以各種方式攻擊身體，例如引起皮膚刺激或聽到響亮的聲音或聲音的感覺。（蒙特，2021）

　　皮膚刺激

　　美國軍方開發(fā)并部署了一種名為“主動(dòng)拒止系統(tǒng)”的微波武器。根據(jù) Phys.org 的說法，“一種難以忍受的突然高溫的感覺似乎不知從何而來;這種波，一種強(qiáng)大的電磁束，是美國軍方推出的最新非致命武器。（拉貝喬特，2012）

　　軍方故意不稱其為微波武器，因?yàn)樗袛嗥胀ㄈ藭?huì)將其等同于使用微波爐。在對(duì)美國海軍陸戰(zhàn)隊(duì)上校、聯(lián)合非致命武器局局長特雷西·塔福拉（Tracy Taffola）和在美國空軍研究實(shí)驗(yàn)室測(cè)量該系統(tǒng)射頻生物效應(yīng)的斯蒂芬妮·米勒（Stephanie Miller）進(jìn)行采訪后，Phys.org 了解到以下信息：系統(tǒng)輸出頻率為每秒 95，000，000，000 個(gè)周期（95 GHz），被皮膚表面吸收， 導(dǎo)致目標(biāo)立即本能逃跑（因此得名區(qū)域拒絕系統(tǒng)或ADS）。它的范圍或范圍是一千米（0.6英里）。（拉貝喬特，2012）

　　圖11.6A 2012年9月3日，在弗吉尼亞州美國海軍陸戰(zhàn)隊(duì)匡蒂科基地，看到兩種風(fēng)格的美國海軍陸戰(zhàn)隊(duì)卡車攜帶主動(dòng)拒絕系統(tǒng)。這種非致命武器可投射出最遠(yuǎn)1000米的強(qiáng)電磁束

　　美國軍方認(rèn)為該系統(tǒng)是最安全的非致命能力，已經(jīng)暴露了1，100人，導(dǎo)致只有兩人受傷，需要醫(yī)療護(hù)理才能完全康復(fù)。美國軍方于2010年在阿富汗部署了它，但沒有在行動(dòng)中使用它。（蒙特，2021）

　　弗雷效應(yīng)武器

　　這些微波武器使人們感覺到他們聽到了聲音。2003年，WaveBand公司獲得了美國海軍的合同，設(shè)計(jì)一種用于軍事人群控制的微波武器。據(jù)《新科學(xué)家》報(bào)道，該項(xiàng)目于2008年過渡到內(nèi)華達(dá)山脈公司。它的產(chǎn)品MEDUSA（使用無聲音頻的暴民過度威懾）是一種微波射線槍，使人們感覺到他們聽到了痛苦的巨響。（Hambling，微波射線槍控制人群噪音，2008）活月報(bào)道，“美杜莎涉及微波聽覺效應(yīng)‘響亮’，足以引起不適或微波武器失能。（Hambling，微波射線槍用噪音控制人群，2008）不幸的是，就像莫斯科信號(hào)和哈瓦那綜合癥一樣。

　　一些專家認(rèn)為美杜莎也可能造成“神經(jīng)損傷”。除了受害者似乎聽到噪音和聲音外，該武器還可能破壞人的平衡，引起發(fā)燒并引發(fā)癲癇發(fā)作。美國陸軍，以及潛在的美國特勤局，使用美杜莎或類似技術(shù)以及另一項(xiàng)美國專利中描述的技術(shù)。1996年，美國空軍申請(qǐng)了“實(shí)現(xiàn)射頻聽力效應(yīng)的方法和裝置”的專利。（美國空軍，1996-12-13適用）該專利描述了一種使受害者感知到聲音的設(shè)備。美國專利和貿(mào)易局于2002年授予該專利。

它的基本工作原理是：內(nèi)耳的部分充滿了空氣和液體，容易受到特定頻率的微波的影響。人頭充當(dāng)微波的天線。當(dāng)頭部接收到這些微波信號(hào)時(shí)，它們會(huì)稍微加熱這些內(nèi)耳部分，使它們膨脹和移動(dòng)。人體感覺不到熱量或膨脹，但耳朵記錄了變化。耳朵的設(shè)計(jì)要求它將變化解釋為聲音，這是微波頻率的函數(shù)。（美國空軍，1996-12-13適用）調(diào)制頻率（即改變內(nèi)耳的移位）使形成單詞成為可能。（蒙特，2021）聽到聲音的音量是微波功率的函數(shù)。不幸的是，專利必須描述該技術(shù)如何充分發(fā)揮作用以保證專利權(quán)人的知識(shí)產(chǎn)權(quán)。這提供了有關(guān)如何構(gòu)建此設(shè)備的見解。通過1951年的《發(fā)明保密法》，美國政府可以阻止專利的披露。（蒙特，2021）這種武器可能會(huì)誘發(fā)精神疾病或?qū)е乱粋€(gè)人做出非理性的行為。

雖然這是一個(gè)嚴(yán)峻的現(xiàn)實(shí)，但我們需要承認(rèn)這些類型的微波武器的存在。神經(jīng)學(xué)和弗雷效應(yīng)武器非常令人擔(dān)憂，因?yàn)樗鼈冇锌赡芤鹇犛X聲音。通常，聽到奇怪的聲音或聲音是精神疾病的征兆。然而，知道弗雷效應(yīng)微波武器的存在，遭受這些感官效應(yīng)的人可能不是精神病患者，而是微波攻擊的受害者。（蒙特，2021）

　　負(fù)責(zé)弗雷效應(yīng)武器的美國軍事人員可能也知道這件事。目前，沒有法律禁止對(duì)敵方戰(zhàn)斗人員或其他任何人（包括您）使用它們。微波會(huì)損壞電氣和電子系統(tǒng)。（蒙特，2021），《每日郵報(bào)》發(fā)表了一篇題為“美國空軍已經(jīng)部署了20枚導(dǎo)彈，可以用超強(qiáng)的微波摧毀朝鮮或伊朗的軍事電子設(shè)備，使其軍事能力幾乎無用，沒有附帶損害。（美國空軍部署的20枚導(dǎo)彈-炸-軍事-電子-朝鮮-伊朗，2019年）根據(jù)這篇被稱為反電子高功率微波先進(jìn)導(dǎo)彈項(xiàng)目（CHAMP）的文章，這些導(dǎo)彈是由波音公司的幻影工廠為美國空軍研究實(shí)驗(yàn)室建造的。微波武器可以在低空發(fā)射到敵方領(lǐng)空，并發(fā)射出高功率微波能量的尖銳脈沖，使目標(biāo)電子設(shè)備失效?？哲娧芯繉?shí)驗(yàn)室高功率微波部門負(fù)責(zé)人瑪麗·盧·羅賓遜（Mary Lou Robinson）向 DailyMail.com 證實(shí)，這些導(dǎo)彈現(xiàn)已投入使用，隨時(shí)準(zhǔn)備消滅任何目標(biāo)。雖然朝鮮或伊朗可能試圖保護(hù)他們的設(shè)備，但美國官員懷疑這對(duì)CHAMP是否有效。

　　波音公司的網(wǎng)站還列出了2016年描述同一武器的新聞稿。以下是一段摘錄：“在測(cè)試期間，CHAMP導(dǎo)彈導(dǎo)航了預(yù)先編程的飛行計(jì)劃并發(fā)射了高功率能量，有效地摧毀了目標(biāo)的數(shù)據(jù)和電子子系統(tǒng)。CHAMP允許在一次任務(wù)中對(duì)眾多目標(biāo)進(jìn)行選擇性高頻無線電波打擊。（Fightersweetstaff，2016）此外，美國有線電視新聞網(wǎng)（CNN）在2015年報(bào)道說，“空軍確認(rèn)［它擁有］電磁脈沖武器。波音公司開發(fā)了一種武器，可以瞄準(zhǔn)和摧毀特定建筑物中的電子系統(tǒng)。在報(bào)告中，CNN使用了“波音‘熄燈’武器”一詞，波音公司在新聞稿中使用了這一短語，其中包括對(duì)冠軍項(xiàng)目經(jīng)理基思科爾曼和空軍研究實(shí)驗(yàn)室CHAMP首席測(cè)試工程師彼得芬利的采訪。（美國有線電視新聞網(wǎng)，2015）由于CHAMP處于保密狀態(tài)，美國空軍對(duì)其部署保持沉默，我們必須以懷疑的眼光對(duì)待《每日郵報(bào)》的故事。然而，如果部署這種先進(jìn)的導(dǎo)彈，它是一種優(yōu)越的電子戰(zhàn)武器，因?yàn)樗輾Ф皇歉蓴_電子設(shè)備。

　　干擾只會(huì)暫時(shí)影響系統(tǒng)，系統(tǒng)可以在攻擊停止時(shí)恢復(fù)。如果美國軍方部署CHAMP，這將改變游戲規(guī)則，因?yàn)檫@些巡航導(dǎo)彈可以在不被發(fā)現(xiàn)的情況下釋放并攻擊對(duì)手。由于CHAMP是一種擁抱地面的巡航導(dǎo)彈，對(duì)手可能不會(huì)通過雷達(dá)探測(cè)到它。沒有必要的電子系統(tǒng)來應(yīng)對(duì)，對(duì)手只會(huì)知道其反擊能力是無法操作的。它也可能無法確定對(duì)其神秘權(quán)力損失負(fù)責(zé)的國家。CHAMP的脈沖將使對(duì)手的指揮中心變得無用，其計(jì)算機(jī)被炸毀，通信突出，熄燈。因此，該系統(tǒng)的能力有可能使瘋狂的教義無效。無人機(jī)防御微波武器群戰(zhàn)術(shù)已成為現(xiàn)實(shí)，潛在的美國對(duì)手正在使用它們。2019年7月22日，伊朗采用群體戰(zhàn)術(shù)扣押了兩艘商船，一艘英國油輪和一艘身份不明的外國油輪。路透社稱，“伊朗沒有試圖與美國軍方的武器對(duì)武器相匹配，而是在陸地，海上和空中部署了大量相對(duì)簡(jiǎn)單的系統(tǒng)。

　　這個(gè)想法是壓倒美國軍隊(duì)，就像一只蜜蜂對(duì)人類來說是一種滋擾，但一群蜜蜂可能會(huì)致命。（蒙特，2021）2002年，美國軍方發(fā)起了戰(zhàn)爭(zhēng)游戲千年挑戰(zhàn)，這是有史以來最廣泛的模擬，涉及13，500人。它從7月24日持續(xù)到8月15日，包括現(xiàn)場(chǎng)演習(xí)和計(jì)算機(jī)模擬。其目的是模擬2007年與伊朗的戰(zhàn)爭(zhēng)。據(jù)《紐約時(shí)報(bào)》報(bào)道，“結(jié)果是，隨著演習(xí)的開始，敵人‘擊沉’了大部分美國艦隊(duì)。鑒于美國海軍的強(qiáng)大和先進(jìn)性，我們有理由質(zhì)疑這怎么可能。答案是一個(gè)字，蜂擁而至！在戰(zhàn)爭(zhēng)游戲中，伊朗軍隊(duì)部署了成群的快艇，配備了巡航導(dǎo)彈、火箭、魚雷、水雷、機(jī)槍和肩射地對(duì)空導(dǎo)彈。（蒙特，2021）此外，伊朗部署的陸基導(dǎo)彈也蜂擁而至。

　　令戰(zhàn)爭(zhēng)游戲參與者驚訝的是，蜂擁而至的效果并對(duì)美國海軍軍艦造成了重大傷害。美國軍方使用這些戰(zhàn)爭(zhēng)游戲來測(cè)試設(shè)備和概念。（蒙特，2021）美國海軍的目標(biāo)是使這些船只更具殺傷力。除了常規(guī)軍備外，它似乎還傾向于定向能武器。雖然海軍發(fā)現(xiàn)激光對(duì)快艇有效，但雷神公司先進(jìn)的高功率微波系統(tǒng)正在證明自己是一種更有效的無人機(jī)殺手。2018年，根據(jù)該公司的網(wǎng)站，“雷神公司的高功率微波系統(tǒng)與多個(gè)無人機(jī)（無人機(jī)）戰(zhàn)，擊落了33架無人機(jī)，一次擊落兩架和三架。（蒙特，2021）（雷神公司，2018 年）。微波束會(huì)破壞無人機(jī)的制導(dǎo)系統(tǒng)，并可能攻擊整個(gè)集群，一次擊落多架無人機(jī)。

　　在同一次測(cè)試中，雷神公司的高能激光系統(tǒng)被證明對(duì)無人機(jī)是致命的，但同時(shí)摧毀了它們。微波武器 雖然海軍仍在測(cè)試以確定它將如何武裝其瀕海戰(zhàn)斗艦，但定向能武器似乎正在運(yùn)行中。例如，在2020年，海軍表示將開始測(cè)試其上激光武器的有效性。微波武器對(duì)大氣層的敏感度要低得多赫里克擾動(dòng)比激光，使它們成為更強(qiáng)大的全天候武器。微波武器似乎比激光更適合對(duì)抗無人機(jī)游泳攻擊。結(jié)合起來，它們將消除對(duì)方陣機(jī)槍的需求，這是美國海軍的近距離武器系統(tǒng)，作為對(duì)導(dǎo)彈的最后一道防御，并使用火藥，潛在的責(zé)任a，以及使用中短程導(dǎo)彈對(duì)付無人機(jī)和導(dǎo)彈。

　　激光和微波武器還提供低成本、無限和持續(xù)的防御導(dǎo)彈、無人機(jī)和快艇群;短程到中程導(dǎo)彈則不然。最后一句中最關(guān)鍵的一句話是“低成本、無限和持續(xù)”。只要海軍為這些定向能武器提供動(dòng)力，它們就會(huì)繼續(xù)工作，典型的激光射擊成本約為一美元。相比之下，中短程導(dǎo)彈價(jià)格昂貴，通常耗資數(shù)十萬美元，一艘軍艦只能攜帶有限數(shù)量的導(dǎo)彈。（蒙特，2021）現(xiàn)在讓我們來看看美國的兩個(gè)潛在對(duì)手俄羅斯和中國——的微波武器。

　　俄羅斯微波武器

　　俄羅斯可能已經(jīng)開發(fā)出一種低頻微波武器。俄羅斯人也可能用它來對(duì)付美國駐莫斯科（1953年）、古巴（2017年）和中國（2018年）的大使館工作人員。他們沒有聲稱擁有這種武器，但重要證據(jù)表明他們擁有這種武器。2009年，俄羅斯和古巴簽署了戰(zhàn)略伙伴關(guān)系聯(lián)盟，以擴(kuò)大農(nóng)業(yè)，制造業(yè)，科學(xué)和旅游業(yè)的合作。雖然沒有關(guān)于重新點(diǎn)燃冷戰(zhàn)時(shí)期軍事關(guān)系的公開聲明，但俄羅斯需要軍事盟友，古巴需要財(cái)政援助。古巴也交通便利，距離佛羅里達(dá)僅約一百英里。這些觀點(diǎn)表明，俄羅斯和古巴將秘密結(jié)成軍事聯(lián)盟。如前所述，古巴政府手持俄羅斯微波武器，可能襲擊了美國駐哈瓦那大使館人員。

　　俄羅斯與古巴和中國的關(guān)系可能使其能夠用這種微波武器換取通過使用該武器獲得的有關(guān)美國的秘密信息。俄羅斯知道美國正在開發(fā)微波武器。然而，俄羅斯經(jīng)濟(jì)及其腐敗的政府可能會(huì)通過間諜活動(dòng)或與中國的關(guān)系來阻礙其本土開發(fā)高功率微波武器，中國的歷史表明有能力破解美國的軍事機(jī)密?！岸砹_斯剛剛宣布制造一種微波槍，將無人機(jī)和彈頭導(dǎo)彈從10公里（約6英里）外的空中擊落！”［2015］按照典型的俄羅斯方式，武器的細(xì)節(jié)仍然是秘密的。

　　據(jù)報(bào)道，官員們?cè)诙砹_斯國防部的Army-2010博覽會(huì)期間安排了私人武器演示。假設(shè)俄羅斯的說法是有效的，根據(jù)軍事和航空航天電子。它可能“使美國的軍事戰(zhàn)略規(guī)劃復(fù)雜化，在過去的四分之一個(gè)世紀(jì)里，美國軍事戰(zhàn)略規(guī)劃嚴(yán)重依賴精確制導(dǎo)彈藥、GPS導(dǎo)航和戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)。雖然俄羅斯夸大了其新武器的能力，但這份報(bào)告已經(jīng)有四年的歷史了。俄羅斯本可以將其設(shè)計(jì)成一種強(qiáng)大的微波武器，即使存在典型的發(fā)展問題。根據(jù)Robert J. Capozzella在2010年的一份研究報(bào)告，“至于防空系統(tǒng)，俄羅斯正在研究并試圖出售Ranets-E和Rosa-E。第一個(gè)是旨在針對(duì)現(xiàn)代飛機(jī)電子設(shè)備的點(diǎn)防御系統(tǒng);第二個(gè)是針對(duì)敵機(jī)雷達(dá)的防御性飛機(jī)系統(tǒng)。

　　然而，這些仍在基于廣告光束輸出的開發(fā)中;［原文如此］它們的范圍對(duì)非屏蔽系統(tǒng)很有希望，但在其他方面是有限的。（卡波澤拉，1949）作為出售的一部分，俄羅斯需要買方的額外開發(fā)投資，但俄羅斯軍方領(lǐng)導(dǎo)層打算制造和銷售微波武器。Capozzella的報(bào)告在他撰寫本文時(shí)已有十多年的歷史。與此同時(shí)，俄羅斯人可能已經(jīng)獲得了必要的發(fā)展資金并完善了這些武器。不幸的是，俄羅斯的“鐵幕”仍然隱藏著自由世界的秘密。它在核武器方面的領(lǐng)導(dǎo)勢(shì)頭僅持續(xù)了四年，對(duì)抗蘇聯(lián)，蘇聯(lián)于2021年引爆了其第一顆原子武器。

　　抗輻射電子器件和系統(tǒng)屏蔽 核武器可以創(chuàng)造高輻射環(huán)境。這些環(huán)境會(huì)產(chǎn)生電磁輻射，從而燒毀電子產(chǎn)品。由于美國軍事硬件必須在高輻射環(huán)境中工作，例如在外層空間或核爆炸期間，因此電子設(shè)備必須硬化，電纜必須屏蔽。短語“抗輻射系統(tǒng)”通常意味著整個(gè)系統(tǒng)都是抗輻射的。這種水平的抗輻射性要求電子設(shè)備具有耐輻射性或屏蔽性，并且屏蔽還必須保護(hù)互連。如果系統(tǒng)的任何部分易受攻擊，則可能導(dǎo)致災(zāi)難性故障。例如，在微波或EMP事件期間，即使一個(gè)沒有屏蔽的互連也會(huì)在整個(gè)系統(tǒng)中發(fā)送高電涌?？馆椛潆娮赢a(chǎn)品是其設(shè)計(jì)和制造使其能夠承受高輻射環(huán)境的組件，例如在外層空間或核環(huán)境中發(fā)現(xiàn)的環(huán)境。不過，同樣，輻射水平和暴露時(shí)間是分類的?；裟犴f爾的固態(tài)電子中心是美國為數(shù)不多的能夠生產(chǎn)抗輻射電子產(chǎn)品的集成電路代工廠之一。這些集成電路的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)具有挑戰(zhàn)性。它們的成本反映了這種困難。保護(hù)電子設(shè)備和互連的另一個(gè)基本方法是屏蔽，這通常涉及使用金屬形成法拉第籠或連續(xù)的金屬外殼。

　　法拉第籠使微波或電磁脈沖難以（但并非不可能）穿透其內(nèi)部。因此，將智能手機(jī)放入金屬罐中將提供一些屏蔽 EMP 的能力。實(shí)際上，軍隊(duì)如何保護(hù)他們的系統(tǒng)是復(fù)雜的。各種材料可以吸收或反射輻射。軍事系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員還必須平衡重量限制與輻射防護(hù)。例如，雖然鉛通常是一種極好的輻射屏蔽，但其重量使其難以用于空間應(yīng)用。將重型衛(wèi)星發(fā)射到太空是極其困難的。（蒙特，2021）

　　無人機(jī) （UAV） 是企業(yè)和人們開展日常運(yùn)營和生活不可或缺的一部分。諸如向偏遠(yuǎn)地區(qū)提供圖像，運(yùn)送和所需的藥品，以及情報(bào)收集和戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)場(chǎng)武器的軍事支持。它們有效地提供以前在戰(zhàn)場(chǎng)上不可用的防御系統(tǒng)。無人駕駛飛機(jī)成本低，如果惡意使用，已成為全球范圍內(nèi)的嚴(yán)重危害。即使對(duì)無人機(jī)系統(tǒng)的商業(yè)用途有嚴(yán)格的限制，精明的犯罪分子也可能在受保護(hù)的空域成為一個(gè)巨大的威脅。它們可以擾亂空中交通。僅在美國領(lǐng)空，聯(lián)邦航空管理局每月就收到100多起無人機(jī)事故報(bào)告。（梅瑟，2021）

　　檢測(cè)和禁用無人機(jī)

　　為了有效應(yīng)對(duì)威脅，早期預(yù)警至關(guān)重要。大多數(shù)商用反無人機(jī)（CUAV）系統(tǒng)可以阻斷遙控發(fā)射器和無人機(jī)接收器之間的無線電鏈路，以防止飛行器穿透禁飛區(qū);為此，他們必須禁用無線電通信。（尼科爾斯等人，2020）找到要防范的無人機(jī)很重要。增強(qiáng)型CUAV技術(shù)可以檢測(cè)商用無人機(jī)活動(dòng)并自動(dòng)對(duì)無人機(jī)信號(hào)類型進(jìn)行分類。它可以確定無人機(jī)的方向及其飛行員，并根據(jù)命令破壞無線電控制鏈路以防止無人機(jī)到達(dá)目標(biāo)。（尼科爾斯等人，2020）（梅瑟，2021）

　　無人機(jī)使用跳頻擴(kuò)頻 （FHSS） 通過從遙控器到無人機(jī)的上行鏈路信號(hào)進(jìn)行控制。WLAN也被用作控制的標(biāo)準(zhǔn)。傳輸?shù)綗o人機(jī)地面（即下行鏈路）的信號(hào)通常是 FHSS、寬帶或 WLAN 信號(hào)。（梅瑟，2021）為了檢測(cè)無人機(jī)的無線電通信（RC）信號(hào)，需要高度靈敏的天線和監(jiān)控接收器。在理想條件下，商用現(xiàn)成的RC可以檢測(cè)到最遠(yuǎn)7公里和5公里的無人機(jī)，例如DJI Phantom 4。（梅瑟，2021）

　　CUAV系統(tǒng)使用雷達(dá)傳感器進(jìn)行檢測(cè)，并需要無人機(jī)的視線（LOS）。其他傳感器，如聲學(xué)，受到范圍和環(huán)境因素的限制。監(jiān)控 RC 鏈路是唯一能夠在打開時(shí)檢測(cè)到無人機(jī)的方法。甚至可以在無人機(jī)起飛之前識(shí)別RC活動(dòng)，因?yàn)闊o人機(jī)需要飛行前檢查。在此期間，RC 處于活動(dòng)狀態(tài)并且可以被檢測(cè)到。通過這種早期預(yù)警，使用RC監(jiān)測(cè)的CUAV系統(tǒng)為任何多傳感器CUAV系統(tǒng)提供了關(guān)鍵優(yōu)勢(shì) - 有更多的時(shí)間做出反應(yīng)。此外，從遙控信號(hào)確定無人機(jī)飛行員的位置使安全人員能夠快速部署，更有可能找到和逮捕飛行員。

　　由于無人機(jī)體積小、高度低、速度慢，可靠地探測(cè)到它對(duì)雷達(dá)來說是一個(gè)挑戰(zhàn)。雷達(dá)傳感器必須以極高的靈敏度快速掃描大量數(shù)據(jù)，消除鳥類等滋擾警報(bào)，并可靠地將無人機(jī)與地面目標(biāo)區(qū)分開來（見圖 11.10）。設(shè)計(jì)無人機(jī)探測(cè)雷達(dá)時(shí)，關(guān)鍵設(shè)計(jì)考慮因素是：

　　雷達(dá)工作頻率

　　掃描覆蓋范圍和響應(yīng)時(shí)間

　　分辨率和環(huán)境注意事項(xiàng)

　　分類功能。

　　工作頻率是通過考慮傳播效率、掃描地形、環(huán)境、所需探測(cè)范圍和最小可探測(cè)雷達(dá)橫截面來確定的。由于許多應(yīng)用需要 360 度方位角覆蓋，掃描要求范圍從以高刷新率監(jiān)控大空間體積到照亮接觸以分類和啟動(dòng)對(duì)策。使用光學(xué)或音頻等輔助傳感器進(jìn)行進(jìn)一步分類需要有關(guān)范圍、方位和高度的準(zhǔn)確信息，這通常需要復(fù)雜的 3D 功能。為了確定組件、模塊或子系統(tǒng)的性能要求，適當(dāng)?shù)慕鉀Q方案應(yīng)涵蓋功率輸出、天線方向圖、頻譜發(fā)射模板、接口性能以及微波信號(hào)發(fā)生器中鎖相環(huán)的相位噪聲的所有相關(guān)測(cè)量。（梅瑟，2021）

　　使用 RC 檢測(cè)無人機(jī)

　　為了使用RC信號(hào)檢測(cè)FHSS控制的無人機(jī)，CUAV系統(tǒng)應(yīng)將測(cè)量信號(hào)與無人機(jī)配置文件庫進(jìn)行比較。通過自動(dòng)在線料斗分析，系統(tǒng)可以識(shí)別信號(hào)參數(shù)，如跳躍長度、符號(hào)速率和調(diào)制類型，從而可以對(duì)無人機(jī)進(jìn)行分類。CUAV系統(tǒng)可以通過“智能”自適應(yīng)低功耗對(duì)策破壞控制信號(hào)來迫使無人機(jī)安全失效。（梅瑟，2021）寬帶智能激勵(lì)器可以選擇性地僅干擾檢測(cè)到的FHSS信號(hào)并破壞無人機(jī)的上行鏈路。對(duì)于WLAN控制的無人機(jī)，基于RC的CUAV系統(tǒng)使用扇形WLAN天線獲取方向信息，可能會(huì)破壞遙控器和無人機(jī)之間的WLAN鏈路。（梅瑟，2021）（尼科爾斯等人，2020）（尼科爾斯和媽媽，2019）

　　其他CUAV解決方案使用彈幕干擾器，在整個(gè)頻段上傳播功率。這需要高輸出功率，并破壞頻段內(nèi)的所有有源傳輸，而不僅僅是無人機(jī)的控制信號(hào)。

　　除了檢測(cè)和干擾無人機(jī)外，CUAV系統(tǒng)還應(yīng)提供測(cè)向信息：操作員從RC上行鏈路信號(hào)方向的方向和無人機(jī)從遙測(cè)或視頻下行信號(hào)的方向。

　　對(duì)于無人機(jī)檢測(cè)，CUAV接收器處接收到的RC信號(hào)強(qiáng)度必須等于或大于接收器（Rx）靈敏度或最小信噪比（SNR），即最小電平。SNR取決于實(shí)際的RF環(huán)境，并且不斷變化。例如，雜亂的RF環(huán)境會(huì)縮小檢測(cè)范圍。要對(duì)無人機(jī)類型進(jìn)行分類，CUAV 接收器必須接收最低 Rx 電平。此最低電平特定于無人機(jī)的類型，取決于 RC 信號(hào)的 FHSS 調(diào)制和探測(cè)器感知的整體噪聲。圖11.11顯示了噪聲最小的環(huán)境中的最大檢測(cè)范圍。在城市等電磁噪聲環(huán)境中，檢測(cè)范圍會(huì)大大縮?。ㄒ妶D11.12）。（梅瑟，2021）

　　當(dāng)無人機(jī)接收器處的 RC 信號(hào)強(qiáng)度大于最小 Rx 電平時(shí)，無人機(jī)是可控的。如果還存在干擾信號(hào)并且大于無人機(jī)的RC信號(hào)功率（當(dāng)干擾信號(hào)比（JSR）≥0 dB時(shí)，則飛行員通常不再能夠控制無人機(jī)。但是，這取決于遙控器的編碼方案（見圖11.13）。JSR 越大，CUAV 禁用無人機(jī)的可能性就越高。

　　圖 11.14 顯示了使用符合 CE 標(biāo)準(zhǔn)的遙控?zé)o人機(jī)進(jìn)行的干擾測(cè)試，上行鏈路在 2.4 GHz 頻段。干擾器使用功率放大器連接到羅德與施瓦茨UHF全向天線，電纜為10米。評(píng)估了2021種類型的干擾信號(hào)：彈幕干擾、無時(shí)間光柵檢測(cè)器的智能干擾和時(shí)間光柵檢測(cè)器的智能干擾。該圖顯示了三種場(chǎng)景下的干擾比與放大器輸出功率的關(guān)系，表明智能干擾比彈幕干擾更有效。（梅瑟，《》）

　　CUAV制造商經(jīng)常聲稱距離遠(yuǎn)和精確的干擾距離;然而，這些數(shù)字并不準(zhǔn)確。干擾范圍將取決于干擾器信號(hào)強(qiáng)度與無人機(jī)（即JSR）的RC上行鏈路信號(hào)強(qiáng)度之比。（尼科爾斯等人，2020）在現(xiàn)實(shí)條件下，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)一再表明CUAV系統(tǒng)供應(yīng)商的續(xù)航里程主張往往無法驗(yàn)證。具有諷刺意味的是，聲稱射程相對(duì)較短（例如 2 公里）的系統(tǒng)的性能通常與聲稱射程較長（例如 15 公里）的系統(tǒng)相似。什么是實(shí)際檢測(cè)范圍？在某些情況下，系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)非常長的檢測(cè)范圍，通常是CUAV系統(tǒng)技術(shù)規(guī)格中顯示的值。然而，這些“最佳情況”并不代表典型農(nóng)村或城市部署的表現(xiàn)。環(huán)境條件（如RF噪聲或接地的相對(duì)介電常數(shù)）會(huì)影響檢測(cè)和干擾范圍。環(huán)境不斷變化，測(cè)量的檢測(cè)和干擾范圍通常會(huì)隨著每次測(cè)量而變化。（尼科爾斯等人，2020）（梅瑟，2021）

　　為了實(shí)現(xiàn)超長的探測(cè)距離，CUAV系統(tǒng)的Rx天線應(yīng)升高，CUAV Rx天線與RC Tx天線之間的地形應(yīng)具有較低的相對(duì)介電常數(shù)，例如0°C水溫下的淡水湖。第一、第二和第三菲涅耳區(qū)應(yīng)無障礙，射頻環(huán)境應(yīng)具有低噪聲 - 熱和其他發(fā)射器。RC信號(hào)頻率應(yīng)在低頻段，信號(hào)應(yīng)具有較高的輸出功率，天線電纜應(yīng)較短。選擇方向性較高的天線將增加天線增益。（梅瑟，2021）

　　部署 CUAV 系統(tǒng)

　　由于CUAV系統(tǒng)取決于應(yīng)用環(huán)境，因此它們必須適應(yīng)每種情況，以實(shí)現(xiàn)最佳的檢測(cè)和干擾范圍。制造商公布的距離范圍僅指示如何針對(duì)應(yīng)用優(yōu)化CUAV系統(tǒng)。（梅瑟，2021）（尼科爾斯和媽媽，2019）

　　在優(yōu)化條件下，R&S ARDRONIS CUAV 系統(tǒng)可以檢測(cè)到 7 公里的 RC 信號(hào)。由于SNR較低、天線位置未優(yōu)化和其他因素，在城市或農(nóng)村環(huán)境中測(cè)量的檢測(cè)范圍較短。表11.1顯示了ARDRONIS系統(tǒng)中的幾種環(huán)境和典型范圍，可以檢測(cè)2.4 GHz的CE兼容RC輸出信號(hào)，比較了城市，農(nóng)村和低噪聲環(huán)境與無人機(jī)和CUAV之間的LOS和非LOS。R&S ARDRONIS系統(tǒng)使用寬帶智能激勵(lì)器來干擾遙控傳輸，使用與檢測(cè)到的無人機(jī)信號(hào)類型匹配的FHSS信號(hào)。其干擾范圍將取決于遙控器的輸出功率和系統(tǒng)的檢測(cè)范圍（見表 11.2）。（梅瑟，2021）

　　確定特定應(yīng)用可接受的檢測(cè)和干擾范圍取決于以下注意事項(xiàng)：

　　從檢測(cè)到反應(yīng)需要多長時(shí)間？越早檢測(cè)到無人機(jī)，反應(yīng)時(shí)間就越長。

　　檢測(cè)到無人機(jī)后，需要采取什么行動(dòng)？激活干擾器非?？?。但是，與安全人員一起尋找和逮捕飛行員將花費(fèi)更多時(shí)間。

　　所需的預(yù)警時(shí)間越長，短距離探測(cè)和干擾就越重要。（梅瑟，2021）

　　結(jié)論

　　從爆米花到人群控制，從飛機(jī)探測(cè)到CUAV，微波在現(xiàn)代社會(huì)的每個(gè)領(lǐng)域都發(fā)揮著重要作用，包括其功能和保護(hù)或破壞。所有CUAV系統(tǒng)都受物理定律的約束。檢測(cè)范圍由RC和CUAV系統(tǒng)的相對(duì)位置，RC的發(fā)射功率以及物理和RF環(huán)境決定。干擾范圍由無人機(jī)和 CUAV 系統(tǒng)的相對(duì)位置、干擾器的發(fā)射功率以及環(huán)境決定。所需的檢測(cè)和干擾范圍取決于CUAV系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)景。在定義和部署CUAV系統(tǒng)之前，必須對(duì)每種方案進(jìn)行適當(dāng)?shù)囊?guī)劃。（梅瑟，2021）

　　編輯：黃飛