等离子体对高功率微波的防护

第28卷 第1期 2 0 0 8年 3 月

核 聚 变 与 等 离 子 体 物 理 Nuclear Fusion and Plasma Physics

Vol.28, No.1

March 2008

文章编号：0254 6086(2008)01 0090 04

等离子体对高功率微波的防护

杨 耿，谭吉春，盛定仪，杨雨川

(国防科技大学理学院，长沙 410073)

摘 要：提出了用等离子体防护高功率微波破坏电子设备的方法。建立了“介质层-等离子体层-介质层-等离子体层”的反射/吸收模型，其中两层均匀非磁化等离子体厚度各为50mm，等离子体频率为30GHz，等离子碰撞频率为70GHz。计算了微波的透射功率、防护结构的最小防护距离。计算结果表明：对功率10GW、脉冲宽度100ns、

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天线100m (效率50%)的微波源产生的微波，频率小于30GHz时，将被防护装置反射；频率为31～80GHz时，防护结构的最小防护距离约为5km。

关键词：高功率微波；等离子体；透射功率；防护

中图分类号：O539 文献标识码：A

1 引言

高功率微波武器已经严重威胁到电子设备的安全[1]，前门耦合和后门耦合是高功率微波能量进入电子设备的两种途径。所谓前门耦合就是微波通过发射或接收系统的天线进入；后门耦合就是通过一些缝隙、引线、电缆、窗口等进入工作设备[2]。根据微波耦合的途径和特点，人们提出过很多防护方法，比如采取屏蔽措施、采用限幅开关等。但是

设备的壳体上不可避免有孔缝(例如侦察拍照窗口)存在；且当电磁波的半波长小于孔洞或缝隙的尺寸时，普通屏蔽手段难以奏效[3]。另外，由于工作环境的特殊性，对于导弹等武器装备和卫星等航天器来说，上述防护手段往往难以达到要求，这就迫切需要一种新的方法来对此类设备进行保护。本文根据等离子体对电磁波的反射和吸收特性，采用分层的等离子结构来防护高功率微波的破坏，并对不同频率电磁波透过防护模型后的剩余功率进行了计算，估算了防护结构的防护距离。

介质折射率n=1.7d=50mm。

图1 防护结构示意图

当一定频率微波从真空入射到达介质层1前表面时，由菲涅耳公式可以看出[4]，由于折射率的突变，一部分在介质层与真空交界面被反射，一部分在介质层1与等离子体层1的交界面处被反射；另外一部分透射进入等离子体层1，而这部分电磁

2 防护模型及基本理论

2.1 等离子体防护层的结构

图1为多层等离子体结构的防护装置示意图。防护装置分四层，第一层和第三层是介质层，其中

收稿日期：2007 03 15；修订日期：2007 08 23 基金项目：武器装备预研基金资助项目(51421-KG0152)

作者简介：杨耿(1984 )，男，湖北省人，硕士，主要从事高功率微波防护方面的研究。