Электромагнитная импульсная система

Размещено на http://www.allbest.ru/

Ярославское высшее военное училище ПВО

Электромагнитная импульсная система

Кривенков Николай Сергеевич курсант, 4 курс, факультет «Радиотехнические комплексы»

Россия, Ярославль Лёмкин Александр Васильевич курсант, 4 курс, факультет «Радиотехнические комплексы»

Россия, Ярославль Егоров Иван Андреевич курсант, 4 курс, факультет «Радиотехнические комплексы»

Россия, Ярославль Бобров Евгений Алексеевич курсант, 4 курс, факультет «Радиотехнические комплексы»

Россия, Ярославль

Аннотация

Выполнен анализ предметной области, поиск варианта реализации устройства формирования и излучения мощных электромагнитных импульсов в узком угловом секторе.

Ключевые слова: электромагнитное оружие, электромагнитная энергия, электромагнитный импульс.

The analysis of the subject area, the search for a variant of the device for generating and emitting powerful electromagnetic pulses in a narrow corner sector is performed.

Key words: electromagnetic weapons, electromagnetic energy, electromagnetic pulse.

Электронная начинка современной аппаратуры чрезвычайно чувствительна к микроволновому излучению. В зависимости от дальности облучения и его мощности работа электронных систем может блокироваться, подвергаться риску повреждения или даже полного выхода из строя. Микроволновое излучение сжигает дорожки микросхем, полупроводниковые приборы, реле и другие элементы. Электромагнитная энергия проникает через антенны, питающие и соединительные кабели, неэкранированные элементы корпусов и распространяется в аппаратуре, повреждая электронные компоненты. При этом не имеет значения, работает в это время система или нет. Данное явление возможно использовать для создания электромагнитного оружия. Достоинство данного типа оружия состоит в том, что поиск вышедших из строя элементов будет сильно затруднен, особенно в сложных системах.

Таким образом, целесообразно исследовать возможность и варианты создания электромагнитных систем, которые будут использоваться для борьбы с радиоэлектронными системами противника.

Элементная база радиоэлектроники весьма чувствительна к энергетическим перегрузкам, и поток электромагнитной энергии достаточно высокой плотности способен выжечь полупроводниковые переходы, полностью или частично нарушив их нормальное функционирование.

Низкочастотное электромагнитное оружие создаёт электромагнитное импульсное излучение на частотах ниже 1 МГц, высокочастотное ЭМО воздействует излучением СВЧ-диапазона - как импульсным, так и непрерывным. Низкочастотное ЭМО воздействует на объект через наводки на проводную инфраструктуру, включая телефонные линии, кабели внешнего питания, подачи и съема информации. Высокочастотное ЭМО напрямую проникает в радиоэлектронную аппаратуру объекта через его антенную систему.

Существуют различные способы реализации ЭМО.

Рассмотрим вариант реализации электромагнитной импульсной системы, излучателем которой являются индуктивные элементы, расположенные специальным способом.

В состав системы входят следующие элементы:

система управления;

генератор ультракоротких импульсов;

антенная система.

Управляющая система предназначена для управления работой генератора импульсов. Она задает параметры генерируемого сигнала. Генератор формирует импульсы длительностью до нескольких микросекунд. Далее импульсы подаются на излучающую систему, представляющую собой несколько индуктивностей с центральным подключением. Сгенерированный импульс поступает на систему индуктивностей и вызывает накопление тока на каждой из них. По причине дифференцирующего свойства антенной системы, сформированный импульс тока вызывает всплеск электрического поля. В процессе возрастания тока всплеск имеет положительное значение и длительность равную времени возрастания тока. В процессе уменьшения тока так же создается всплеск электрического поля противоположной полярности. В результате формируется один период колебания схожий по форме с гармоническим. В силу своей схожести с синусоидой данное колебание имеет определенные спектральные характеристики: несущую частоту и ширину спектра. При этом, чем уже импульс задающего генератора, тем меньше длительность колебания, а значит шире спектр и выше несущая частота. В процессе выбора параметров импульса необходимо учитывать соотношение его длительности и накопительных свойств индуктивности. Для сохранения гармонических свойств выходного сигнала необходимо, чтобы в его форме отсутствовал равномерный участок. Это достигается за счет согласования длительности видеоимпульса и времени накопления тока на индуктивностях. Полученный сигнал излучается в пространство. Каждый элемент индуктивности становится элементарным излучателем. В силу наличия нескольких излучающих элементов, расположенных определенным образом, результирующая диаграмма направленности будет иметь более острую форму. Так же в формировании диаграммы направленности можно применить отражающее зеркало.

В ее состав входят:

Управляющая система, представленная персональным компьютером со специальным программным обеспечением и блока сопряжения.

Управляемый генератор видео импульсов, состоящий из блока питания (12 В), преобразующего высоковольтного трансформатора и специальной формирующей схемы.

Антенная система, представляющая собой совокупность восьми излучающих катушек, расположенных в виде звезды с центральным подключением. За катушками расположено отражающее зеркало.

Управляющая ЭВМ подключается к генератору через блок сопряжения посредством иББ-кабеля. В диалоговом окне программы задаются параметры импульсов. По специальной команде генератор формирует одиночный импульс с заданными параметрами. Представленный генератор работает следующим образом: блок питания формирует напряжение 12 В, которое подается на формирователь низковольтных импульсов с пологими фронтами. Данные импульсы поступают на повышающий трансформатор. На выходе трансформатора формируются импульсы большой амплитуды (1 кВ). Полученные высоковольтные импульсы поступают на схему формирования прямоугольных импульсов. Принцип работы данной схемы основан на явлении лавинного умножения носителей в коллекторном переходе биполярного транзистора. Время открытия таких лавинных транзисторов составляет наносекунды, следовательно, фронт и спад получаемого импульса будет иметь крутую форму, что позволяет формировать прямоугольные импульсы с очень малой длительностью. Основу схемы составляют последовательно включенные лавинные транзисторы с суммарным напряжением открытия около 1 кВ. Даная транзисторная сборка открывается в момент достижения максимума амплитуды поступившего с высоковольтного трансформатора импульса, и закрываются, как только напряжение понизится ниже уровня открытия. Таким образом, формируется необходимый прямоугольный импульс большой амплитуды и малой длительности.

Далее сформированный высоковольтный импульс через радиокабель с волновым сопротивлением Я=50 Ом на антенную систему.

На антенной системе формируется и излучается мощный высокочастотный широкополосный сигнал в направлении, перпендикулярном плоскости расположения излучающих элементов.

В рассматриваемой установке реализовано формирование импульса длительностью^ несколько нс и амплитудой около 1 кВ, следовательно, излученный сигнал на центральной частоте несколько ГГц будет иметь ширину спектра единицы ГГц. Мощность излучения при этом составит Ртл-10 кВт.

Мощности импульса, излучаемого данной системой, достаточно для вывода из строя неэкранированного электронного прибора или приемного тракта радиоэлектронного устройства на расстоянии г^10 м.

Перспективным направлением модернизации установки «Луч-М1» является увеличение плотности потока мощности излучения в заданном направлении за счет усовершенствования фокусирующих свойств антенной системы. Так же, для более эффективного подавления (поражения) РЭС, работающих в Ь- и Х-диапазонах, необходимо уменьшение длительности импульса, и реализации возможности формирования пачки ультракоротких импульсов с низкой скважностью (д=2). Это позволит уменьшить ширину спектра до оптимального значения и увеличить энергетику излучаемого сигнала (рис. 7 и 8, приложение 1). Также повысить эффективность работы системы позволит расчет оптимальных значений параметров антенной системы.

В современном мире все большее распространение получают сложные радиоэлектронные системы вооружения, уязвимым местом которых является наличие электронных компонентов, чувствительных к воздействию электромагнитного излучения. Исходя из этого, существует необходимость создания систем вооружения, использующих данную особенность. В роли таких систем может выступать электромагнитное оружие.

Проанализировав возможные варианты реализации, принципы построения, а также опыт создания электромагнитного оружия можно сделать вывод, что у данного типа вооружения, несомненно, есть будущее.

Образцы вооружения российского и западного производств пока не в полной мере отвечают современным требованиям. Следовательно, существует необходимость изучения и развития данной тематики.

излучение электромагнитный импульс индуктивный

Список используемой литературы

1. Дьяконов В.А. Лавинные транзисторы вчера, сегодня и завтра. / В.А. Дьяконов. - 2010.

2. Иванов, М.С. Беспилотные летательные аппараты: справочное пособие. / М. С. Иванов, А.В. Аганесов, А.А Крылов // изд.: ООО ИНЦ «Научная книга». - 2015.

3. Куприянов, А.И. Радиоэлектронная борьба. / А.И. Куприянов // изд.: Вузовская книга. - 2013.

Размещено на Allbest.ru