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論便攜EMP裝置的可行性與效果

■楊程

本文主要從物理新技術(shù)角度討論單兵電磁脈沖發(fā)生器的可行性。

一、原理

電磁脈沖，一般有兩種發(fā)生原理：(1)高強(qiáng)度爆炸(特別是核爆炸)壓縮磁通量產(chǎn)生高強(qiáng)度電流，導(dǎo)入虛陰極管，通過諧振產(chǎn)生峰值功率達(dá)到幾兆瓦，1 GHz～300 GHz的超高頻電磁脈沖波。(2)通過高性能逆變升壓電路，同樣產(chǎn)生高頻電流繼而引發(fā)脈沖。該方式由于技術(shù)限制產(chǎn)生的電磁脈沖為近似的梯形波。

由于第一種原理多為一次性脈沖彈，本文重點(diǎn)討論第二種發(fā)生方式單兵作戰(zhàn)的可行性。

二、技術(shù)局限于解決方案

1.技術(shù)局限

限制了便攜發(fā)生裝置的主要原因是產(chǎn)生的頻率相較第一種低得多，形成的梯形波傅里葉等效帶寬僅大于100 MHz。縱然如此，仍能在裸露的導(dǎo)電體(例如裸露的電線、印刷電路板的印制線)上急劇產(chǎn)生數(shù)千伏的瞬變電壓，對(duì)大量電子設(shè)備造成無法挽回的損壞。

2.解決方案

近年來的的超級(jí)電池與新型動(dòng)力鋰電池，具有多種優(yōu)點(diǎn)，是早期蓄電池等無法比擬的，仿佛為該武器量身定制。這種電池具有能量密度高，充電速度快，峰值電壓電流極高，完全符合了形成更高頻電磁脈沖的能源條件。超級(jí)電池組模(體積200 L、儲(chǔ)容量為120 KW·h)在600 V額定電壓和50 A額定電流下，能不斷輸出30千瓦的最大功率。

三、發(fā)生系統(tǒng)

1.電路簡述

虛陰極振蕩器可以很方便地由小型Marx脈沖發(fā)生器產(chǎn)生200～400 kV的激勵(lì)?？焖俚纳仙娏饕约按蟮姆逯倒β誓軌虍a(chǎn)生強(qiáng)大的微波脈沖。由600 V-50 A DC輸入到逆變升壓電路可產(chǎn)生10 kV，60 kHz的高頻AC輸出。輸出進(jìn)入二極管進(jìn)行半波整流得到直流高壓，通過電阻向超高壓薄膜電容充電，當(dāng)電壓達(dá)到火花隙的擊穿電壓時(shí)，瞬間發(fā)生擊穿，電流通過電感線圈與集總電容并聯(lián)電路快速上升，最后輸入容性天線，產(chǎn)生100 Mhz以上的高頻電磁脈沖，其峰值功率可達(dá)幾十甚至幾百kW。而利用上述30 L的液流超級(jí)電池，大約可以進(jìn)行20～40次電磁脈沖攻擊。

2.測試數(shù)據(jù)

實(shí)驗(yàn)室測試數(shù)據(jù)表明，在6節(jié)高性能18 650鋰電3*2串聯(lián)形成12 V電源，輸入一臭氧發(fā)生器的逆變電路，接入上述電路，采用全向容性天線，可達(dá)到峰值幾百瓦。

測試具體數(shù)據(jù)：環(huán)境：金屬銅板激光切割形成的強(qiáng)反射、吸收電磁波的法拉第籠。結(jié)果：11.4 m瞬間永久破環(huán)Arduino單片機(jī)芯片；9.8 m快速永久破環(huán)卡西歐計(jì)算器(帶外殼)；15.7 m有效干擾Matrix伺服舵機(jī)角度控制芯片；24.3 m有效干擾功率2 W的手持電臺(tái)；26.5 m有效干擾手機(jī)通話。

四、應(yīng)用分析

在使用超級(jí)電池，定向天線的解決方案下，理論上可在50～100 m的范圍內(nèi)，對(duì)目標(biāo)無防護(hù)或不完全防護(hù)的所有電子設(shè)備產(chǎn)生致命打擊，由于現(xiàn)代電子系統(tǒng)或多或少會(huì)采用電子芯片，而電子芯片幾乎毫無容錯(cuò)性，任何一個(gè)細(xì)微部分的損壞，都可能造成整個(gè)系統(tǒng)的拓機(jī)，許多敏感系統(tǒng)又是十分重要的。所以單兵脈沖發(fā)生器在突襲，反恐等軍事活動(dòng)中，能起到十分巨大的作用。

五、結(jié)束語

便攜發(fā)生器的理論可行性與強(qiáng)大的效果毋庸置疑，但實(shí)際技術(shù)上可能還會(huì)面臨許多難題。未來戰(zhàn)爭中，信息是極其重要的，電磁戰(zhàn)將成為重要甚至決勝的一環(huán)，單兵電磁脈沖發(fā)生裝置勢必成為各國研究的一個(gè)方向。

作者單位：河南省駐馬店市高級(jí)中學(xué)583班