舰船通信系统电磁毁伤效应及评估方法研究

论文摘要

高功率微波武器以其造价成本相对较低,辐照高功率电磁脉冲范围广,对电子系统毁伤能力强等特点,近年来受到多国海军的重视,从而高功率微波脉冲武器对舰船通信系统的可靠性及安全性构成了严重的威胁。国内对舰船电子系统的电磁环境效应研究较为单一,普遍适用性较低,且对于舰船通信系统而言并没有明确毁伤评估方案。本课题基于对高功率微波武器的毁伤机理细致研究,深入讨论了舰船通信系统组成架构,将复杂的舰船通信系统划分为6大子系统,并利用时域分析法、有限元分析法计算推导脉冲的能量传播过程,建立屏蔽体、收发信机、环形器、栅极氧化层等器件模型,通过ADS、HFSS等电磁仿真软件进行了电磁软、硬毁伤仿真实验,并对各实验结果进行了性能分析。在评估方案创建方面,论文分别从舰船通信系统的发射、接收、天线和馈线等方面确定高功率微波环境下影响舰船通信系统性能的指标体系,并确定各指标之间的关系权重,并推导出高功率微波炸弹毁伤能力范围与电子系统耦合能量之间的关系式,然后将耦合能量值作为判断依据,进而推导出计算系统毁伤概率数学公式,得到舰船通信系统中各主要部分的生存概率。所创建的毁伤评估方案采用改进型AHP-综合模糊评估方法,并引入电子系统设计、抗电磁干扰因子、毁伤概率、置信度等因子,通过方差和均值综合方法将计算的各分系统部分的生存概率扩展到整个系统级的生存概率,建立了一种适合高功率微波对舰船通信系统毁伤评估方法,最后通过实例结果验证了方案的可行性。论文在总体上分析了舰船通信系统的电磁环境效应,确立了舰船通信系统的毁伤评估理论,探索了通信装备损伤规律,从而为新舰船电子装备研制和现役装备的改进,战时装备保障体制和装备保障方案规划提供技术基础信息和条件。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 课题发展及研究现状
• 1.2.1 国外相关研究现状
• 1.2.2 国内相关研究现状
• 1.3 本文研究重点及章节安排
• 第2章 舰船通信系统电磁毁伤基本理论
• 2.1 高功率微波脉冲武器
• 2.2 高功率脉冲源
• 2.2.1 HEMP脉冲分析
• 2.2.2 HPM脉冲分析
• 2.2.3 UWB脉冲分析
• 2.3 微波电磁脉冲传播
• 2.3.1 微波脉冲在有耗媒质中传播
• 2.3.2 微波脉冲的复数电磁功能关系
• 2.4 高功率微波脉冲对电子系统毁伤途径及特点
• 2.4.1 毁伤的表现形式
• 2.4.2 电子器件毁伤阈值
• 2.5 本章小结
• 第3章 电磁毁伤理论
• 3.1 毁伤理论基本元素
• 3.2 毁伤分布函数
• 3.3 目标易损性评估方法
• 3.4 炸弹爆炸威力及其度量指标
• 3.4.1 爆炸威力概率指标
• 3.4.2 毁伤面积
• 3.5 毁伤性评估方法
• 3.5.1 层次分析法（AHP）
• 3.5.2 模糊综合评价法
• 3.6 AHP-模糊综合评价模型
• 3.6.1 系统模糊判断矩阵确定
• 3.6.2 区间数判断矩阵及其一致性
• 3.6.3 确定区间全向量
• 3.6.4 最优体系的权重及排序
• 3.7 改进AHP-模糊综合评价方法
• 3.7.1 基于熵权的理论推导
• 3.7.2 基于熵权的模糊AHP法
• 3.8 本章小结
• 第4章 舰船通信系统电磁毁伤分析
• 4.1 通信系统电磁能量耦合
• 4.2 通信系统电磁软损伤分析
• 4.2.1 发射机性能分析
• 4.2.2 接收机性能分析
• 4.3 通信系统硬损伤分析
• 4.3.1 硬毁伤理论公式推导
• 4.3.2 高功率微波热毁伤分析
• 4.3.3 氧化层击穿毁伤分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 舰船通信系统电磁毁伤评估模型
• 5.1 舰船通信系统构成
• 5.1.1 发射分系统
• 5.1.2 接收分系统
• 5.1.3 天线分系统
• 5.1.4 馈线分系统
• 5.1.5 信道终端分系统
• 5.2 高功率微波炸弹毁伤区域分析
• 5.2.1 毁伤区域分析
• 5.2.2 通信系统耦合毁伤能量
• 5.3 指标体系建立
• 5.3.1 指标选取原则
• 5.3.2 确定指标体系
• 5.4 评判等级划分
• 5.4.1 评判等级
• 5.4.2 权重系数
• 5.4.3 指标隶属度
• 5.5 综合电磁毁伤评估模型
• 5.5.1 评估综合算子离散归一化
• 5.5.2 毁伤概率因子
• 5.5.3 可信度因子
• 5.5.4 防电磁毁伤因子
• 5.5.5 系统毁伤评估模型
• 5.6 毁伤评估模型例子验证
• 5.7 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表与本论文相关科研成果
• 攻读硕士学位期间发表的其他科研成果
• 致谢