[发明专利]相控阵雷达强电磁脉冲防护罩

说明书

技术领域

本发明属于强电磁脉冲防护技术领域，具体涉及一种相控阵雷达强电磁脉冲防护罩，该防护罩在不影响雷达正常工作前提下，可用于各种L、S、C频段相控阵雷达的强电磁脉冲防护。

背景技术

随着电磁脉冲技术的发展，强电磁脉冲武器(含宽带超宽带电磁脉冲和窄带高功率微波脉冲)技术逐步实用于装备。目前，由于相控阵雷达超强的多目标探测能力使得雷达相控阵化已经成为电子信息装备的一大发展趋势。随着相控阵雷达探测能力的不断增强，相控阵雷达接收机敏感度不断提高，相控阵雷达受到强电磁脉冲的巨大威胁。由于强电磁脉冲超高的瞬时峰值功率，相控阵雷达接收机射频前端内常规的脉冲防护限幅元件自身就会损坏。

然而，由于相控阵雷达一般由数千个收发单元构成，分别针对每一个收发单元开展强电磁脉冲防护设计不仅难度大，且成本也将非常昂贵。其次，由于收发单元自身体积极小，且各功能模块高度集成，因此可运用于强电磁脉冲防护设计的区域非常小。另外，由于强电磁脉冲超高的峰值功率，采用常规脉冲防护二极管(含PIN二级管、限幅二极管等)的功率承受能力不足以对强电磁脉冲进行有效防护，亦即传统接收通道防护方法已无法对强电磁脉冲进行有效防护，需采用天线口面的空间防护方法对相控阵雷达进行防护。

公开号102437399A，公开日2012-05-02，专利名称为一种高功率微波脉冲防护罩的专利公开了一种防护罩，该防护罩能对较低功率电子设备天线进行强电磁脉冲防护。然而由于该防护罩的防护启动场强较小，仅能够用于对小功率收发通信等设备进行强电磁脉冲防护。当将其运用到大功率雷达(例如相控阵雷达)强电磁脉冲防护时，在大功率雷达的发射周期内，高场强发射电磁波自身就可以导致防护罩的防护机制被启动，导致防护罩的原通带频率消失，电子设备的发射电磁波无法穿透防护罩，进而雷达设备无法正常工作。因此我们迫切需要对相控阵雷达进行强电磁脉冲防护。

发明内容

本发明旨在解决现有低功率设备强电磁脉冲防护罩由于防护启动场强低，无法对相控阵雷达进行有效防护的问题，提出了一种适应相控阵雷达的防护启动场强能够跟随相控阵雷达收发周期同步变化的相控阵雷达强电磁脉冲防护罩。该相控阵雷达强电磁脉冲防护罩在雷达的发射周期和接收周期分别拥有不同的防护启动场强。在雷达发射周期内，防护罩的防护启动场强稍大于雷达发射场强，此时雷达发射电磁波能够正常穿过防护罩，虽然外部攻击电磁脉冲波也能穿过防护罩，但是在雷达发射周期内，天线单元与收发模块中的发射模块联通而与接收模块断开，由于发射模块为大功率器件，其电磁脉冲敏感度低，无需进行电磁脉冲防护；而在相控阵雷达的接收周期内，此时防护罩的防护启动场强变得远小于雷达接收机的电磁脉冲损伤场强，防护罩的防护机制启动，在电磁脉冲攻击下，防护罩能够对天线接收模块进行有效防护。

本发明的技术方案是：一种相控阵雷达强电磁脉冲防护罩，包括一个以上的防护层和位于防护层两侧的支撑结构层；

所述防护层包括频选层、加载在频选层上的超快响应半导体二极管(可达ns量级)、与雷达发射机连接的直流偏压模块，所述直流偏压模块与频选层连接；

所述频选层包括上导电层、基板和下导电层，所述上导电层包括一个以上的上导电层单元，所述上导电层单元沿水平与垂直方向排列，且相邻上导电层单元的边缘连接在一起；所述下导电层包括一个以上的下导电层单元，所述下导电层单元沿水平与垂直方向排列，且相邻下导电层单元的边缘连接在一起；

所述上导电层单元包括一个金属方框，该金属方框与上导电层单元的边缘重合，所述金属方框内设有分别位于金属方框内角落处的四个方形金属片，所述四个方形金属片的四边与金属方框的框边平行，相邻方形金属片间设有矩形金属片(每个上导电层单元有4个矩形金属片)；每个上导电层单元上有16个所述的半导体二极管；其中，8个半导体二极管位于矩形金属片与方形金属片之间，半导体二极管的正极与矩形金属片连接，半导体二极管的负极与方形金属片连接；8个半导体二极管位于方形金属片与金属方框之间，半导体二极管的正极与方形金属片连接，半导体二极管的负极与金属方框连接；

所述下导电层单元包括一个十字金属片，十字金属片的边缘与下导电层单元的边缘重合；十字金属片与矩形金属片间存在导电过孔，实现上导电层的矩形金属片与下导电层十字金属片之间的电连接。