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战争研究论坛讨论区[军事装备] → 这两天有个异想天开的念头,大家讨论一下?(原创)

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这两天有个异想天开的念头,大家讨论一下?(原创)
    主要是对于中远程对空导弹,把现在的硬杀伤战斗部换成以电磁脉冲为主
的软杀伤战斗部,是否有可能提高毁伤范围以及命中率?

    从技术实现角度来说,持续时间在0.3-0.5秒左右,功率0.5-1W的宽频
(3-12G,如果实在作不到可用多枚导弹作频段迭加,但应该是用不着)电
磁脉冲的发生装置应该不难做(例如家用微波炉,如果去掉其金属外壳的话,干
扰楼里上下层的手机通话是绝无问题的,可它的微波发生电路是多么简单呵);
电源稍稍复杂一点,需要一种能够快速(1秒之内)释放大电流(1-2安培)的蓄电
池组,至于其体积和重量反而不用太过担心,因为所需的功率容量并不大(有个
100-200W应该够用了);战斗部中如果还有空间,还可以加一些铝粉(发出强
光)和一个次声波发生装置,这是对付飞行员的。

    现在分析一下毁伤机制:众所周知,现代战斗机对于电子设备,尤其是微波
设备(主要是雷达、通信和告警装置)是很依赖的,而且飞机越先进,往往对这
些设备的依赖程度越高。电磁脉冲力图摧毁的,正是其战斗力的核心:微波设备。
一般的微波元件,要把功率作上去是很难的,也是很贵的,所以在设计电路时元
件的富余功率容量都不会很高,但是微波功率放大元件的放大倍数却是很高的
(三年前国际水平大致是15~25dB,也就是把信号放大大约20~200倍),而且
大体说来,放大倍数越高,雷达越灵敏,通话范围越远,也就是说,越先进的设
备,其功率放大倍数越高。所以0.5W的输入信号在放大模块的后端会成为几十瓦
的信号,这在任何机载微波设备上都是不可能承受的,后果就是:设备烧毁,并
且除非回到机场,绝无修复可能。

    毁伤机制说完了,我们就来看看毁伤效果,也就是分析一下哪些机载设备在这
种攻击方式下最可能烧毁,后果是否足以使载机丧失战斗力。用这种方法烧毁设备
需要三个条件:1、设备处于运行状态;2、脉冲波频段与设备工作频率相近甚至重叠;
3、脉冲波在目标接收天线处的功率高于某个值。后两项主要是设计和使用时的参数
选择问题,暂不讨论。就让我们看看第一个条件:什么设备在飞机执行战斗任务时
需要始终开启?我觉得至少有三种设备:1、GPS以及卫星通信设备;2、空地一体
扫描雷达;3、雷达接收报警装置。实战中上可能还包括电子干扰设备、地形扫描
雷达、精密制导吊舱等等,但前述三种几乎可以肯定在任务执行过程中是不会关闭
的,也就是说极大可能会被摧毁。那么关于设备毁坏的后果也就清楚了:上述设备
毁坏后飞机还有作战/攻击能力吗?我认为没有。事实上即使只摧毁了其中任意两
项设备,或者只摧毁了扫描雷达(因其功率放大倍数最高,所以被摧毁的可能最
大),飞行员也绝对会选择放弃任务,返回基地的;并且如果在这之后还有空战的
话,将处于极为不利的地位。

    最后讨论的是几个使用上的问题:1、这种攻击方式是不具备敌我识别能力的,
所以空空导弹不大可能采用,即使是地空导弹,鉴于有可能对导引雷达造成损坏,
也不适于短程导弹,否则导弹进入主动导引后导引雷达很可能来不及关机;2、针
对目标:用于保卫重要地区免受空中打击,尤其适合对付大机群(有可能一弹多目标,
至少也能打散密集编队)和预警飞机(鉴于预警机所载雷达格外灵敏,对它的杀伤
距离比一般飞机远得多 ^0^);3、相比传统战斗部的优点:杀伤范围大(具
体杀伤范围需要结合战斗部参数和爆炸空域计算,但按照开头草拟的参数,在大部分
空域达到1000米以上是没有太大问题的,并且其毁伤范围是一个近似的球形区域[垂直
范围比水平范围略窄]),毁伤作用没有方向性。这可以使得现在所采用的几种机-弹
对抗方式失去效果:红外诱饵(载机来不及脱离杀伤区域)、飞机机动、电子干扰(因
为战斗部采用的是瞬间脉冲方式,与干扰吊舱相比,在功率/距离对抗上处于绝对优势,
换句话说,战斗部的作用距离远超出干扰吊舱对制导雷达的干扰距离);4、将该战斗
部参数改装(增大功率,改变频率参数)后做成电磁脉冲发射车,完全可以用于预设
地域对抗直升机的手段。

    呼呼,终于打完了  :006: )以上就是本人近几天冒出的怪念头,自我感觉也算言之成理  :042: 欢迎诸位拍砖! :030: 



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这两天有个异想天开的念头,大家讨论一下?(原创)
问题在于如果要达到毁伤半径500M的话,对弹头按目前的技术需要输出多大功率,能不能做到啊?



战争即和平!自由即奴役!无知即力量!






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这两天有个异想天开的念头,大家讨论一下?(原创)
文章开头拟订的参数能做到的话,毁伤半径大致没有问题,毕竟只要不是在大气电离层(在电离层飞行对飞机本身也是危险的),电磁波的功率衰减速率比在近地面低得多。另外又考虑了一下:频宽其实也用不着9G,调出两个功率峰值足够了:3-5G(雷达),12G±5%(GPS/卫星通信)。基于3-12G,0.8W功率放大器(这个美国四年前就有了)的话,调出两个峰值应该是做的到的。实在不得以,可以采用双波形发生电路:3-6G 和 12G,增大不了多大体积,而且这样功率完全可以做得高得多。

至于功率问题,鉴于有效输出功率不到1W,即使按电路整体功率效率(考虑天线多半无法优化,只能利用弹体本身)1%计算,有100W足矣。而且这个效率已经估计得足够低了,一般微波设备整体应该至少在10%以上,而在到达发射天线前一般要求在30%以上的。

倒是想到了有一个技术问题有点难办:隔热。导弹弹体的温度在飞行过程中好像是比较高的,那麽就需要在弹体和电子设备间加隔热层,这个会占用不少的重量和空间。



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 叶子 男,离线
  
  
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这两天有个异想天开的念头,大家讨论一下?(原创)
输出功率不是问题,这种武器都是一次性使用,把化学能量转化为电磁能量完全可以。

但是,杀伤效果可能有限,电子设备上面的过载保护应该可以屏蔽掉这些。






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这两天有个异想天开的念头,大家讨论一下?(原创)
下面引用由叶子在 2003/01/10 03:42pm 发表的内容:
输出功率不是问题,这种武器都是一次性使用,把化学能量转化为电磁能量完全可以。
但是,杀伤效果可能有限,电子设备上面的过载保护应该可以屏蔽掉这些。


我不是干电子的,请教下,过载保护能击穿吗?多大功率?击穿后设备还能用吗?尤其雷达什么的



需要再多一点运气啊






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 叶子 男,离线
  
  
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这两天有个异想天开的念头,大家讨论一下?(原创)
我也不是干电子的,只是听说过这些,好像叫浪涌吸收器还是什么一种特别的2极管的。





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这两天有个异想天开的念头,大家讨论一下?(原创)
这就是所谓的电磁脉冲弹了,但不用核弹的话,常规武器的功率可能不够大,不足以造成致命的毁伤。因为不使用定向发射天线的话,电磁波的接受功率与距离的立方成反比,这样一来在远距离上的杀伤效果可能就没有了。
一般的说过载保护大致可分两类:短路型和断路型,前者如常见的避雷器,后者如常见的保险丝,当然军用飞机上的不会那么简单,但原理是相同的,基本就是一个响应速度快、抗过载能力强、短路或断路后可以自我恢复的电子开关。
针对其弱点,电磁脉冲要有好的效果,必须有极陡的脉冲前沿,在过载保护没有来得及动作之前通过它的保护层,攻击后面的放大电路,或者有极大的脉冲能量,连过载保护一起烧毁之。






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下面引用由叶子在 2003/01/10 06:14pm 发表的内容:
我也不是干电子的,只是听说过这些,好像叫浪涌吸收器还是什么一种特别的2极管的。


对于这个问题,浪涌吸收器和旁路二极管一般是用于电源保护的,要用到高频电路比较困难。主要问题在于:高频半导体器件的加电/关电是有比较复杂的要求的,事实上不可能在2-3秒内关断,否则很容易造成器件烧毁。而保护电路如果照这样设计的话,保护电路也就形同虚设了。至少迄今为止,我从来没有在文献资料上见过有关微波器件过载电路的报道。

其实这种武器主要利用的是现在微波设备设计的一个通用规则:发射和接收部分都是共用同一个高频功率放大模块的,而一般设计考虑中发射波回到接收天线总是会经过一个很长的距离,有很大的衰减,因此如果在相对近的距离给其一个较大的信号,几乎可以肯定设备是经受不住的。

更何况,即使有某种我不知道的保护电路,但目前要求比较高,比较可靠的保护电路都是一次性的,自回复保险事实上还没有进入军用领域,甚至工业领域用的也不是很多。那么即使保护电路起了作用,设备只是没有永久损坏,但也无法工作,不回地面更换元件一样无法RESET,就防空任务而言与损坏设备的结果事实上是一样的。



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这两天有个异想天开的念头,大家讨论一下?(原创)
一组矛盾:

如果战斗部是定向攻击,那么还是要对目标的方位、速度、加速度进行判断,这个和普通导弹没有太多区别了吧。

如果是全向攻击,战斗部的储备能量就要比较大。但是对目标而言,防护动能弹,就要大面积被甲,防护电磁弹,只要改造特定设备。还是动能弹更难对付吧?



如果听到爆炸的声音,就证明没有被炸死,因为声音传播的速度相对来说是比较慢的






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回江左兄:

主帖中已经说了,这种武器要有效,必然是全向的。关于储备能量问题:事实上以电波功率/总功率这个值而言,全向方式要远高于定向,因为为了使得电波定向,损失的效率是比较大的;另外由于战斗部采用的是脉冲工作方式,其功率容量是比较高的(一般同一频段的脉冲功率管比之一般功率器件,功率峰值可以高出3倍以上)。

关于对方的防御措施问题(顺便说说,装甲恐怕不是对付动能弹的有效方式吧,毕竟对飞行性能的影响太大了,还是得想办法躲开弹头),改造特定高频设备不是那么容易的。如果发射/接收放大器分离的话,倒是可以从根本上对付这种攻击,可是设备的复杂度至少得提高四倍(新增一个功率放大器,电源、总体布局、天线接口都得动,还新增一个相当复杂的两个放大器的参数同步问题),并且性能和效率会下降;原有的设备空间也不一定够用,搞不好还得动机体。恐怕任哪个国家也很难下决心进行这样的改动。至于加保护电路,我前面已经说了,好像到现在为止也没见过有什么实用的办法(保护电路的中心思想还是在器件过载之前对其及时关断,但高频器件的关断需时是比较长的,也是比较复杂的)。



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俺不是搞电子的,首先

既然阁下感觉高频电子设备关闭时间长,那么应该有机械方法吧。比如,人眼就是用眼皮和瞳孔保护视网膜过载的,当然啦,猫就更出色了。这个就是俺说保护特定设备的意思了。

至于对抗动能弹,如果是载人飞行器,最大过载9g而已,是导弹的1/3左右。轻功比不过人家,还是要练硬气功的。导弹对导弹的话,米国的观点是打击助推和惯性飞行阶段的导弹,还是打轻功差别。



如果听到爆炸的声音,就证明没有被炸死,因为声音传播的速度相对来说是比较慢的






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信号进入放大电路前能被隔断吗?
至少我知道屏蔽掉天线的接收是做得到的,也是隐身设计中的一个考虑因素。这个速度可以非常高,因为根本就不存在对电路的加电/关电。





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终于有一点点时间上来胡侃几句

一,导弹的杀伤力。
    如果说导弹以高幅值脉冲来杀伤对手的电子系统,通过给的杀伤半径是 500米,考虑导弹与飞机间一般有1500m/s的相对速度,有效杀伤时间不大。如 果要避免对手侦测战斗部类型和自干扰,干扰信号产生的时间又不宜过早,则 要有较快的响应时间。信号干扰频段要宽,要达到3-5G,又要求有较高的功率 ,发射机的放大部分的频率特性要比较好。在成本有限的条件下,对这种系统 的设计,绝对有着较高的要求。
    设想中完全不考虑天线的问题,希望能以近似球面波将干扰信号发射出去 ,天线我并不是很熟,不过以圆柱状的弹体做面天线的方向性,发射近2G带宽 的信号,而不做任何优化的话,至少,一,不可能在整个频段内都有较好的性 能,可能在某些波长的频率上性能较差。二,方向性图中主旁瓣的分布,我算 不出来,应该不会像对称振子那种简单天线一样,近似球面波那么简单。最后 ,虽然可能发射功率比较高,但天线的方向增益肯定较低,如果等功率的条件 下,杀伤距离要小得多。
    设想中的战斗杀伤实质就是近距离大功率宽频干扰,技术上肯定是可行的 ,但设计上,要考虑空间,成本等问题,估计不会太难,但也不会过分简单,

二,飞机的承受能力。
    如果频段相同,干扰信号会很容易的进入接收机中,设想中的杀伤信号也 就是幅值过高的干扰信号,企图损毁后面的放大级和处理部分。
    从原理上对抗这类信号,与对抗普通干扰信号相同。
    首先的问题,就是要如何突破那些防干扰措施? 这些这里就不展开了, 我想说的是后面。
    如果顺利进入接收机,那么是否就一定能造成伤害呢?设想中考虑的放大 部分,大致是15~25dB,也就是把信号放大大约20~200倍。是有着足够的杀 伤力的,但是在一般的无线系统中,无论是放大增益,还是功率增益都不是恒 定的。一般的无线通信放大级的放大增益都受自动增益控制,如果信号大,增 益就小,信号小,增益就大。如果不是这样的话,那站在基站附近打电话就会 变得比较危险的。经过这样处理后,信号幅值趋于稳定后再进入功率增益较大 的功放部分。
   对于雷达和通讯系统不同,但同样也有增益控制的问题,因为距离远的目 标,反射信号弱,距离近的目标,反射信号强。那么这种脉冲的杀伤效果,就 不应该考虑该系统的最大增益,而是其增益控制系统能达到的最小增益(除非 有极陡的脉冲前沿,让AGC来不及控制)。现代机载雷达,肯定要考虑数百米 内的反射目标,其增益范围肯定较大,而GPS可能这方面要弱的多。不过改进 这一点,以大国的技术来说应该是不难的。
  “其实这种武器主要利用的是现在微波设备设计的一个通用规则:发射和接 收部分都是共用同一个高频功率放大模块的,而一般设计考虑中发射波回到接 收天线总是会经过一个很长的距离,有很大的衰减,因此如果在相对近的距离 给其一个较大的信号,几乎可以肯定设备是经受不住的。”
   这个我记得好像多用于地面微波通信站和微波通讯设备,GPS,敌我识别系 统肯定适用,我不清楚机载雷达是否也遵循这个规则。但对于军用系统,要考 虑其增加一个高放模块做为对抗的手段的可能性。
   如果增益的指标上不去,那么导弹的输出功率就要成倍的向上翻,那么系 统的成本和空间都要经受极大的考验。

三,如果退一步,这种武器进入实战,
    至于防御方的手段,我觉得倒并非是很少,而是很多。
    首先,战斗部是软杀伤,而且21先生的意思是用于中远程导弹。那么如果 在导弹接近到10km左右,如果按相对速度1500m/s来算,至少还有6s的反应时 间。如果此时能判定来袭导弹战斗部的种类,可以采取管制重要电子系统的手 段,来避开打击。对于像雷达这种东东,我们只要短接接收机放大电路部分, 或是强行将放大倍数降低,就可以避开打击(不过已锁定的目标,可能会丢失 ),这完全可以在加电的条件下完成;即使不能确定战斗部的种类,此时也可 以开始管制雷达,同时开启电磁和红外干扰来进行对抗。虽然这样可能会损失 至少十几秒的作战时间,但由于是中远程空战,影响还不是太大。所以与遭遇 一枚普通导弹相比,应付这种导弹相对容易得多。
    
    其次,防御方是否也可以用相同战斗部的短途干扰弹来拦截长程导弹。以 子之矛,攻子之盾,毁坏来袭导弹的引导部分,而且我想以一枚短途弹换一枚 长程导弹的结果大抵还是划算得。
    
    最后,导弹的干扰主要是S波段,X,Ku波段的系统,这些厘米波段的电磁 波在复杂大气条件下的衰减是不小的,如果战斗机,急剧下降高度,脱离平流 层,就可以减小电磁战斗部的杀伤半径,如果再进入云层,又可以对杀伤距离 产生影响,如果情急之下,也不失为逃命的最后一种方法。
    
    这种导弹在引导部分同普通导弹相同,杀伤效果没有明显的提高(从长期 看,肯定不如让对手连人带机一起报废的效果好)的情况下,大规模使用的前 景我看不大,不过用来打那些一次性的巡航导弹或许会好得多。



不容情,天之乐






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下面引用由叶子在 2003/01/13 12:53pm 发表的内容:
信号进入放大电路前能被隔断吗?
至少我知道屏蔽掉天线的接收是做得到的,也是隐身设计中的一个考虑因素。这个速度可以非常高,因为根本就不存在对电路的加电/关电。

屏蔽天线,就还需要再安装一个感应器来负责开关

最原始的办法,在处理器前加个继电器,天线上电流强就切断处理线路的input :081: 



如果听到爆炸的声音,就证明没有被炸死,因为声音传播的速度相对来说是比较慢的






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这两天有个异想天开的念头,大家讨论一下?(原创)
最好不要在直流电源上打主意,半导体微波功率器件由于器件结构,其直流特性是有较大的容值,并且栅极耐压并不高,如果突然断电,内部蓄积的电流九成会击穿栅极。另外微波的关断和电流不太一样,后者仅限于导线和开关内,断了也就没回路了;可微波在设备内是通过微带和波导传输的,并不是一个导线传输的概念,目前的微波断路器/短路器都是一个实实在在的机械金属部件,得通过螺纹拧上去才起作用的。



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这两天有个异想天开的念头,大家讨论一下?(原创)
下面引用由江左在 2003/01/16 09:35pm 发表的内容:
屏蔽天线,就还需要再安装一个感应器来负责开关
最原始的办法,在处理器前加个继电器,天线上电流强就切断处理线路的input


不是那样,隐身设计中要避免任何良好的无线电反射形状,而没有遮挡的天线正是这样的形状(和座舱不同,你不能在雷达罩外镀一层只能通过一定波长电磁波的金属——比如光波),对雷达天线的隐身有多种方法,其中之一就是在雷达天线外加一个电子开关控制的隔栅(有点像液晶器材,通过材料加电改变材料特性起到隔断和通过作用),在发射信号和接受信号的时候打开,在雷达不工作的时候关闭。在12年前,这种技术就已经成熟。





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这两天有个异想天开的念头,大家讨论一下?(原创)
下面引用由叶子在 2003/01/19 01:58pm 发表的内容:
不是那样,隐身设计中要避免任何良好的无线电反射形状,而没有遮挡的天线正是这样的形状(和座舱不同,你不能在雷达罩外镀一层只能通过一定波长电磁波的金属——比如光波),对雷达天线的隐身有多种方法,其中之 ...

呵呵,幸好俺事先声名自己是外行,这不,外行话就露出来了。

阁下所提lcd格栅是否按照下面原理工作?
1,用一块或一组lcd板放在天线前面
2,该lcd非结晶状态是全通的,不阻碍电磁信号通过
3,该lcd加电结晶后变成偏振晶体(或者墨镜一类的透镜),减少电磁通量,使得从天线反射的信号产生两次衰减

因为目前针对红外制导系统,好象都在研究辐射致盲的防御方法,所以俺想了解这些方面是否有相互借鉴的可能



如果听到爆炸的声音,就证明没有被炸死,因为声音传播的速度相对来说是比较慢的






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这两天有个异想天开的念头,大家讨论一下?(原创)
下面引用由ronin21在 2003/01/18 11:04pm 发表的内容:
最好不要在直流电源上打主意,半导体微波功率器件由于器件结构,其直流特性是有较大的容值,并且栅极耐压并不高,如果突然断电,内部蓄积的电流九成会击穿栅极。另外微波的关断和电流不太一样,后者仅限于导线和 ...

外行归外行,不过还是要搞 :075: 

微波所使用的频率,和现在pc电脑系统中的差不多吧?现在电脑的网卡、硬盘都能plug and play,不都是解决了突然断电造成烧毁主机的问题么?而且网卡、硬盘和cpu通讯的信号,也应该比从天线上传来的弱信号强许多吧。关断天线信号的位置,也许放在增益信号之前比较有优势吧。

俺理解错了? :020: 



如果听到爆炸的声音,就证明没有被炸死,因为声音传播的速度相对来说是比较慢的






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下面引用由江左在 2003/01/22 11:21am 发表的内容:
呵呵,幸好俺事先声名自己是外行,这不,外行话就露出来了。
阁下所提lcd格栅是否按照下面原理工作?
1,用一块或一组lcd板放在天线前面
2,该lcd非结晶状态是全通的,不阻碍电磁信号通过
...


我也只是知其然不知其所以然。 :023: 那块东西未必是lcd板子,只是一种通电后材料性质会发生变化的东西。





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TO叶子兄:
那种材料是不是某种类似电磁体之类的东西呵?或者通过不同电压材料性质可以在金属/非金属之间变换?后者我上学的时候倒是在实验室里见过,不过当时好贵的说:)

这个方法理论上倒是可行的,主要是看其开关速度是否足够快。

TO江左兄:
PC内的信号一来功率小,二来目前的频率还远低于雷达的波段,因此目前在设计上还不太考虑高频分布参数。不过我个人倒是一直好奇,照现在的速度,四五年后(总线频率翻番)PC的设计恐怕就不得不考虑分布参数了,那芯片封装/电路设计/机箱结构恐怕真得大变革了。

另外近期看新闻,很多报导说美国这次有可能会采用电磁脉冲导弹(好像是装在战斧上),看后面会披露些什么样的细节吧。



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哦,原来如此啊。再来

那么,电视天线总是无线信号了吧,也没听说谁把天线一拔,电视就烧了的呀?

关于功率的问题,武器雷达接受到的反射信号是多少啊?也应该很微弱吧,比10km外的电视天线塔发的信号强多少倍那?

呵呵,继续闪人先



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电视信号的载波频率是很低的,你看看其内部电路板就知道了,布线设计上根本不用考虑分布参数,印象中最高不会超过100MHz。
无线领域对于完整接收信号所需功率大小,和频段是很有关系的:不同频段功率衰减不同,背景噪声不同,可以做到的功率放大倍数也不同。大致说来,3~5G频段内,发射功率也就是瓦级,能到十瓦级就是远程雷达(探测距离几百乃至上千公里)了;12G以上,发射功率多在1W左右。
800M以上频段应用的有源器件,和低频器件是不可比的,因为前者从制作工艺、器件结构、工作原理都是截然不同的两回事,电路设计遵循的也是不同的规范。

另外,我在前面没说过拔天线会导致器件烧毁呵,一直说的是突然断电吧 ^^



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俺查了一下电视报,大约有800m左右的频率,uhf的吧。这么看起来,和3-5g的雷达也是在同一数量级的。

不过,俺还是外行,看错了也有可能。

但是有一点需要更正:俺从来都没讲过系统断电的问题,俺认为,对付辐射弹,最容易的办法就是切断信号输入。

开始的时候俺用眼皮和瞳孔进行比较,和人争论是屏蔽天线,还是切断天线到处理器的input。所以才会用硬盘、网卡热插拔,拔天线等等来形容啊。

回到天线接受功率上来,发射功率的大小俺没有考虑过,不过俺对接受功率感兴趣。辐射对于器件的伤害,大概是和天线正常情况接受功率的大小,辐射弹形成的峰值功率有关吧?



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电视信号有高端频道,但只限于有线电缆传输,无线频段不是给它的。

雷达设计时,对接收信号的假定大致是发射信号的1%左右(远程雷达更低),要求在反射回0.5%的时候也具有探测能力。

对于切断接收天线,似乎可以采用同时发射辐射弹/常规弹双弹来对付,如果顾虑辐射弹而关闭探测雷达,那对抗常规导弹将困难许多,不知道导弹距离/方向的时候,无论是机动还是对导引头的干扰都不易进行。



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哦,这样的啊,学了不少电视的知识。真是歪打正着了

切断天线输入的时间不会太长,因为辐射弹的作用时间也不会太长吧?辐射一减弱天线就可以恢复了。

因此双弹夹击就要比较好的协调能力。另外来袭导弹还可以进行预设程序机动,好比德国二战的v系列。

在下的看法,辐射弹似乎差动能弹好多。



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