微波武器系统技术应用及原理

　　与激光一样，微波是另一种形式的电磁辐射。它们的波长比光长得多，频率也低得多。（尼尔森，2022）红光的波长约为0.7μm，频率为cλ，约为4 X 1014赫兹。相比之下，微波波长约为1cm，频率为1010赫兹或10千兆赫（GHz）。

　　大多数微波设备旨在检测和放大微弱的微波信号。图11.1显示了微波发生时电磁频谱的一部分。

　　

　　更高功率的微波器件称为LRAD（远程区域拒绝），不要与LRAD（远程声学器件）混淆。第一个涉及微波，第二个涉及声波。放大微波炉最知名的设备是我们都很熟悉的普通厨房微波炉。它产生的功率比 LRAD 少得多。

　　微波与水分子相互作用。电磁辐射由光子和相关的正弦变化电场组成。水分子是偶极的，这意味着它们具有带相反电荷的末端，使它们不对称。

　　当微波与水相互作用时，能量试图翻转水分子以与变化的磁场对齐。磁场在微波中以大约 2.5GHz/秒或每秒 2 亿次的速度变化或翻转。在这个速度下，水分子的翻转会产生摩擦，导致热量传递到周围的无响应材料，从而烹饪食物。关于微波炉，LRAD以5-80GHz的更高能量运行。微波炉可以更深入地渗透到材料内部，因为分子的数量和功率允许这种情况发生。但它永远不会很好地充当武器系统，因为波分散在相对较短的距离内。

　　然而，以更高功率运行的军用主动拒绝系统将能量准直成光束，以便它可以作用于物体的表面。因此，以较小的能量和较大的波长，能量深深地沉积在材料中，与倾向于将大部分能量沉积在材料表面上的更高功率和较短波长相比，微波炉非常适合烹饪。这对于武器系统来说是很好的，因为目标是具有高度集中神经末梢的皮肤表面。此外，LRAD的较短波长可以更好地聚焦并发送到更远的下场。

　　频率以赫兹表示，每秒一个周期。微波的频率在每秒300亿个周期（兆赫兹）和每秒300亿个周期（千兆赫兹）之间，使其成为高频无线电波。微波有许多有用的民用应用。例如，雷达（无线电探测和测距）使用频率较高、波长较短的微波。它们的较短波长允许它们以光束的形式在特定方向上传输它们。它们沿直线行进，直到被遇到的物体反射。例如，如果对准飞机，雷达的反射波会检测其飞机类型、方向和速度。使用雷达可以让机场的交通管制员指挥飞机交通。隐形飞机的雷达信号较低，降低了雷达探测和跟踪飞机的能力，并且在雷达屏幕上可能看起来更像鸟。隐形飞机通过在无法探测的方向上反射雷达波束或通过吸收一部分雷达波束来实现低雷达特征。

　　返回微波炉

　　大多数厨房配有微波炉。微波炉以每秒 2，450，000 次循环（2，450 兆赫兹）的速度运行。（蒙特，2021）微波炉的工作原理是将微波束直接引导到食物上。组成食物的分子吸收光束的能量，使脂肪和水分子振动。这种振动会引起摩擦，从而产生热量并增加食物的温度。温度的升高会烹饪食物。您可以看到微波炉内部，因为微波炉门包含一块由金属网屏覆盖的玻璃板。屏幕反射微波，因为网孔太小，微波无法逸出，足够大，可以让可见光通过，让你看到除了这些典型的微波应用之外，里面有什么在烹饪，还有更多，包括工业应用。让我们继续讨论微波武器。

　　微波武器的定义：通过发射聚焦微波来破坏目标的装置。这个定义中的关键词是“损害”。（蒙特，2021）

　　虽然雷达和微波炉将微波聚焦在目标上，但它们的目的不是破坏。与激光武器不同，微波武器的一个关键属性是它们几乎不受天气或大气条件的影响。它们可以轻松穿透雾。相比之下，激光武器发现穿透雾气具有挑战性。高能微波武器的射程很远，通常可达几十到几百英里。这些武器可以伤害人类、电子系统和燃料。（蒙特，2021）例如，哈瓦那综合症与莫斯科信号类似，给一些受害者留下了永久性的脑损伤。

　　暴露在高能微波脉冲下的电子系统将遭受灾难性故障，即使电子设备关闭或断开电源。微波脉冲在电子电路中感应出浪涌电流，造成损坏。高能微波还会损坏导弹、卡车或任何其他平台的燃料。当微波将燃料加热到爆炸点时，就会造成损坏。（蒙特，2021）像激光武器一样，微波武器只要有足够的功率，就会继续发挥作用。另一个共同点是，定向能武器可以取代使用火药的常规武器，从而消除了为被替换的武器供应和储存危险弹药的需要。（蒙特，2021）例如，如果炸弹击中军舰的弹匣，炸弹的爆炸将触发弹匣爆炸并可能击沉船。因此，通过取代常规武器，定向能武器可以大大提高安全性。（蒙特，2021）

　　美国微波武器 杀伤人员微波武器

　　杀伤人员微波武器有两种类型，神经微波武器和生物武器。

　　神经微波武器

　　这些武器攻击人类神经系统，通常是大脑。根据定义，向人类投射低频微波是一种神经微波武器。虽然它是非致命的，但它可能导致永久性脑损伤。（蒙特，2021）美国对部署或使用此类武器保持沉默;然而，DARPA建造了一个来研究它对猴子的影响（在潘多拉计划中）。（L， 2019）其他有趣的DARPA项目包括代号Hello，Goodbye和Good Night。

　　潘多拉项目

　　“美国的新研究计划 - 五角大楼希望更多地了解您的身体细胞如何使用电磁辐射相互交谈。一项新的研究计划将探索：

　　电磁波是否在细胞内或细胞之间有目的地传输和接收，如果是这样，不仅要利用这些见解用于生物系统，还要在杂乱的电磁环境中进行通信。（L， 2019）

　　许多关于细胞间信号传导的想法并不新鲜。二十五年前，罗斯·阿迪（Ross Adey）描述了细胞如何“可以跨越细胞膜的屏障一起窃窃私语”。他认为，这些信息可以控制复杂的生物过程。此外，Adey坚持认为，外部EM辐射也可以激活，压倒或混淆这些过程。这些通常被称为非热效应。早在1960年代，阿迪就参与了一个名为Pandora的DARPA绝密项目，以调查低水平微波辐射的影响。（L， 2019）

　　该项目是在美国政府发现苏联在其驻莫斯科大使馆发射微波后启动的。（RadioBio：DARPA探索细胞间通信，2017）

　　生物微波武器

　　这些武器以各种方式攻击身体，例如引起皮肤刺激或听到响亮的声音或声音的感觉。（蒙特，2021）

　　皮肤刺激

　　美国军方开发并部署了一种名为“主动拒止系统”的微波武器。根据 Phys.org 的说法，“一种难以忍受的突然高温的感觉似乎不知从何而来;这种波，一种强大的电磁束，是美国军方推出的最新非致命武器。（拉贝乔特，2012）

　　军方故意不称其为微波武器，因为它判断普通人会将其等同于使用微波炉。在对美国海军陆战队上校、联合非致命武器局局长特雷西·塔福拉（Tracy Taffola）和在美国空军研究实验室测量该系统射频生物效应的斯蒂芬妮·米勒（Stephanie Miller）进行采访后，Phys.org 了解到以下信息：系统输出频率为每秒 95，000，000，000 个周期（95 GHz），被皮肤表面吸收， 导致目标立即本能逃跑（因此得名区域拒绝系统或ADS）。它的范围或范围是一千米（0.6英里）。（拉贝乔特，2012）

　　图11.6A 2012年9月3日，在弗吉尼亚州美国海军陆战队匡蒂科基地，看到两种风格的美国海军陆战队卡车携带主动拒绝系统。这种非致命武器可投射出最远1000米的强电磁束

　　美国军方认为该系统是最安全的非致命能力，已经暴露了1，100人，导致只有两人受伤，需要医疗护理才能完全康复。美国军方于2010年在阿富汗部署了它，但没有在行动中使用它。（蒙特，2021）

　　弗雷效应武器

　　这些微波武器使人们感觉到他们听到了声音。2003年，WaveBand公司获得了美国海军的合同，设计一种用于军事人群控制的微波武器。据《新科学家》报道，该项目于2008年过渡到内华达山脉公司。它的产品MEDUSA（使用无声音频的暴民过度威慑）是一种微波射线枪，使人们感觉到他们听到了痛苦的巨响。（Hambling，微波射线枪控制人群噪音，2008）活月报道，“美杜莎涉及微波听觉效应‘响亮’，足以引起不适或微波武器失能。（Hambling，微波射线枪用噪音控制人群，2008）不幸的是，就像莫斯科信号和哈瓦那综合症一样。

　　

　　一些专家认为美杜莎也可能造成“神经损伤”。除了受害者似乎听到噪音和声音外，该武器还可能破坏人的平衡，引起发烧并引发癫痫发作。美国陆军，以及潜在的美国特勤局，使用美杜莎或类似技术以及另一项美国专利中描述的技术。1996年，美国空军申请了“实现射频听力效应的方法和装置”的专利。（美国空军，1996-12-13适用）该专利描述了一种使受害者感知到声音的设备。美国专利和贸易局于2002年授予该专利。

它的基本工作原理是：内耳的部分充满了空气和液体，容易受到特定频率的微波的影响。人头充当微波的天线。当头部接收到这些微波信号时，它们会稍微加热这些内耳部分，使它们膨胀和移动。人体感觉不到热量或膨胀，但耳朵记录了变化。耳朵的设计要求它将变化解释为声音，这是微波频率的函数。（美国空军，1996-12-13适用）调制频率（即改变内耳的移位）使形成单词成为可能。（蒙特，2021）听到声音的音量是微波功率的函数。不幸的是，专利必须描述该技术如何充分发挥作用以保证专利权人的知识产权。这提供了有关如何构建此设备的见解。通过1951年的《发明保密法》，美国政府可以阻止专利的披露。（蒙特，2021）这种武器可能会诱发精神疾病或导致一个人做出非理性的行为。

虽然这是一个严峻的现实，但我们需要承认这些类型的微波武器的存在。神经学和弗雷效应武器非常令人担忧，因为它们有可能引起听觉声音。通常，听到奇怪的声音或声音是精神疾病的征兆。然而，知道弗雷效应微波武器的存在，遭受这些感官效应的人可能不是精神病患者，而是微波攻击的受害者。（蒙特，2021）

　　

　　负责弗雷效应武器的美国军事人员可能也知道这件事。目前，没有法律禁止对敌方战斗人员或其他任何人（包括您）使用它们。微波会损坏电气和电子系统。（蒙特，2021），《每日邮报》发表了一篇题为“美国空军已经部署了20枚导弹，可以用超强的微波摧毁朝鲜或伊朗的军事电子设备，使其军事能力几乎无用，没有附带损害。（美国空军部署的20枚导弹-炸-军事-电子-朝鲜-伊朗，2019年）根据这篇被称为反电子高功率微波先进导弹项目（CHAMP）的文章，这些导弹是由波音公司的幻影工厂为美国空军研究实验室建造的。微波武器可以在低空发射到敌方领空，并发射出高功率微波能量的尖锐脉冲，使目标电子设备失效。空军研究实验室高功率微波部门负责人玛丽·卢·罗宾逊（Mary Lou Robinson）向 DailyMail.com 证实，这些导弹现已投入使用，随时准备消灭任何目标。虽然朝鲜或伊朗可能试图保护他们的设备，但美国官员怀疑这对CHAMP是否有效。

　　波音公司的网站还列出了2016年描述同一武器的新闻稿。以下是一段摘录：“在测试期间，CHAMP导弹导航了预先编程的飞行计划并发射了高功率能量，有效地摧毁了目标的数据和电子子系统。CHAMP允许在一次任务中对众多目标进行选择性高频无线电波打击。（Fightersweetstaff，2016）此外，美国有线电视新闻网（CNN）在2015年报道说，“空军确认［它拥有］电磁脉冲武器。波音公司开发了一种武器，可以瞄准和摧毁特定建筑物中的电子系统。在报告中，CNN使用了“波音‘熄灯’武器”一词，波音公司在新闻稿中使用了这一短语，其中包括对冠军项目经理基思科尔曼和空军研究实验室CHAMP首席测试工程师彼得芬利的采访。（美国有线电视新闻网，2015）由于CHAMP处于保密状态，美国空军对其部署保持沉默，我们必须以怀疑的眼光对待《每日邮报》的故事。然而，如果部署这种先进的导弹，它是一种优越的电子战武器，因为它摧毁而不是干扰电子设备。

　　干扰只会暂时影响系统，系统可以在攻击停止时恢复。如果美国军方部署CHAMP，这将改变游戏规则，因为这些巡航导弹可以在不被发现的情况下释放并攻击对手。由于CHAMP是一种拥抱地面的巡航导弹，对手可能不会通过雷达探测到它。没有必要的电子系统来应对，对手只会知道其反击能力是无法操作的。它也可能无法确定对其神秘权力损失负责的国家。CHAMP的脉冲将使对手的指挥中心变得无用，其计算机被炸毁，通信突出，熄灯。因此，该系统的能力有可能使疯狂的教义无效。无人机防御微波武器群战术已成为现实，潜在的美国对手正在使用它们。2019年7月22日，伊朗采用群体战术扣押了两艘商船，一艘英国油轮和一艘身份不明的外国油轮。路透社称，“伊朗没有试图与美国军方的武器对武器相匹配，而是在陆地，海上和空中部署了大量相对简单的系统。

　　这个想法是压倒美国军队，就像一只蜜蜂对人类来说是一种滋扰，但一群蜜蜂可能会致命。（蒙特，2021）2002年，美国军方发起了战争游戏千年挑战，这是有史以来最广泛的模拟，涉及13，500人。它从7月24日持续到8月15日，包括现场演习和计算机模拟。其目的是模拟2007年与伊朗的战争。据《纽约时报》报道，“结果是，随着演习的开始，敌人‘击沉’了大部分美国舰队。鉴于美国海军的强大和先进性，我们有理由质疑这怎么可能。答案是一个字，蜂拥而至！在战争游戏中，伊朗军队部署了成群的快艇，配备了巡航导弹、火箭、鱼雷、水雷、机枪和肩射地对空导弹。（蒙特，2021）此外，伊朗部署的陆基导弹也蜂拥而至。

　　令战争游戏参与者惊讶的是，蜂拥而至的效果并对美国海军军舰造成了重大伤害。美国军方使用这些战争游戏来测试设备和概念。（蒙特，2021）美国海军的目标是使这些船只更具杀伤力。除了常规军备外，它似乎还倾向于定向能武器。虽然海军发现激光对快艇有效，但雷神公司先进的高功率微波系统正在证明自己是一种更有效的无人机杀手。2018年，根据该公司的网站，“雷神公司的高功率微波系统与多个无人机（无人机）战，击落了33架无人机，一次击落两架和三架。（蒙特，2021）（雷神公司，2018 年）。微波束会破坏无人机的制导系统，并可能攻击整个集群，一次击落多架无人机。

　　在同一次测试中，雷神公司的高能激光系统被证明对无人机是致命的，但同时摧毁了它们。微波武器 虽然海军仍在测试以确定它将如何武装其濒海战斗舰，但定向能武器似乎正在运行中。例如，在2020年，海军表示将开始测试其上激光武器的有效性。微波武器对大气层的敏感度要低得多赫里克扰动比激光，使它们成为更强大的全天候武器。微波武器似乎比激光更适合对抗无人机游泳攻击。结合起来，它们将消除对方阵机枪的需求，这是美国海军的近距离武器系统，作为对导弹的最后一道防御，并使用火药，潜在的责任a，以及使用中短程导弹对付无人机和导弹。

　　激光和微波武器还提供低成本、无限和持续的防御导弹、无人机和快艇群;短程到中程导弹则不然。最后一句中最关键的一句话是“低成本、无限和持续”。只要海军为这些定向能武器提供动力，它们就会继续工作，典型的激光射击成本约为一美元。相比之下，中短程导弹价格昂贵，通常耗资数十万美元，一艘军舰只能携带有限数量的导弹。（蒙特，2021）现在让我们来看看美国的两个潜在对手俄罗斯和中国——的微波武器。

　　俄罗斯微波武器

　　俄罗斯可能已经开发出一种低频微波武器。俄罗斯人也可能用它来对付美国驻莫斯科（1953年）、古巴（2017年）和中国（2018年）的大使馆工作人员。他们没有声称拥有这种武器，但重要证据表明他们拥有这种武器。2009年，俄罗斯和古巴签署了战略伙伴关系联盟，以扩大农业，制造业，科学和旅游业的合作。虽然没有关于重新点燃冷战时期军事关系的公开声明，但俄罗斯需要军事盟友，古巴需要财政援助。古巴也交通便利，距离佛罗里达仅约一百英里。这些观点表明，俄罗斯和古巴将秘密结成军事联盟。如前所述，古巴政府手持俄罗斯微波武器，可能袭击了美国驻哈瓦那大使馆人员。

　　俄罗斯与古巴和中国的关系可能使其能够用这种微波武器换取通过使用该武器获得的有关美国的秘密信息。俄罗斯知道美国正在开发微波武器。然而，俄罗斯经济及其腐败的政府可能会通过间谍活动或与中国的关系来阻碍其本土开发高功率微波武器，中国的历史表明有能力破解美国的军事机密。“俄罗斯刚刚宣布制造一种微波枪，将无人机和弹头导弹从10公里（约6英里）外的空中击落！”［2015］按照典型的俄罗斯方式，武器的细节仍然是秘密的。

　　据报道，官员们在俄罗斯国防部的Army-2010博览会期间安排了私人武器演示。假设俄罗斯的说法是有效的，根据军事和航空航天电子。它可能“使美国的军事战略规划复杂化，在过去的四分之一个世纪里，美国军事战略规划严重依赖精确制导弹药、GPS导航和战术战场网络。虽然俄罗斯夸大了其新武器的能力，但这份报告已经有四年的历史了。俄罗斯本可以将其设计成一种强大的微波武器，即使存在典型的发展问题。根据Robert J. Capozzella在2010年的一份研究报告，“至于防空系统，俄罗斯正在研究并试图出售Ranets-E和Rosa-E。第一个是旨在针对现代飞机电子设备的点防御系统;第二个是针对敌机雷达的防御性飞机系统。

　　然而，这些仍在基于广告光束输出的开发中;［原文如此］它们的范围对非屏蔽系统很有希望，但在其他方面是有限的。（卡波泽拉，1949）作为出售的一部分，俄罗斯需要买方的额外开发投资，但俄罗斯军方领导层打算制造和销售微波武器。Capozzella的报告在他撰写本文时已有十多年的历史。与此同时，俄罗斯人可能已经获得了必要的发展资金并完善了这些武器。不幸的是，俄罗斯的“铁幕”仍然隐藏着自由世界的秘密。它在核武器方面的领导势头仅持续了四年，对抗苏联，苏联于2021年引爆了其第一颗原子武器。

　　抗辐射电子器件和系统屏蔽 核武器可以创造高辐射环境。这些环境会产生电磁辐射，从而烧毁电子产品。由于美国军事硬件必须在高辐射环境中工作，例如在外层空间或核爆炸期间，因此电子设备必须硬化，电缆必须屏蔽。短语“抗辐射系统”通常意味着整个系统都是抗辐射的。这种水平的抗辐射性要求电子设备具有耐辐射性或屏蔽性，并且屏蔽还必须保护互连。如果系统的任何部分易受攻击，则可能导致灾难性故障。例如，在微波或EMP事件期间，即使一个没有屏蔽的互连也会在整个系统中发送高电涌。抗辐射电子产品是其设计和制造使其能够承受高辐射环境的组件，例如在外层空间或核环境中发现的环境。不过，同样，辐射水平和暴露时间是分类的。霍尼韦尔的固态电子中心是美国为数不多的能够生产抗辐射电子产品的集成电路代工厂之一。这些集成电路的设计和生产具有挑战性。它们的成本反映了这种困难。保护电子设备和互连的另一个基本方法是屏蔽，这通常涉及使用金属形成法拉第笼或连续的金属外壳。

　　法拉第笼使微波或电磁脉冲难以（但并非不可能）穿透其内部。因此，将智能手机放入金属罐中将提供一些屏蔽 EMP 的能力。实际上，军队如何保护他们的系统是复杂的。各种材料可以吸收或反射辐射。军事系统设计人员还必须平衡重量限制与辐射防护。例如，虽然铅通常是一种极好的辐射屏蔽，但其重量使其难以用于空间应用。将重型卫星发射到太空是极其困难的。（蒙特，2021）

　　无人机 （UAV） 是企业和人们开展日常运营和生活不可或缺的一部分。诸如向偏远地区提供图像，运送和所需的药品，以及情报收集和战术战场武器的军事支持。它们有效地提供以前在战场上不可用的防御系统。无人驾驶飞机成本低，如果恶意使用，已成为全球范围内的严重危害。即使对无人机系统的商业用途有严格的限制，精明的犯罪分子也可能在受保护的空域成为一个巨大的威胁。它们可以扰乱空中交通。仅在美国领空，联邦航空管理局每月就收到100多起无人机事故报告。（梅瑟，2021）

　　检测和禁用无人机

　　为了有效应对威胁，早期预警至关重要。大多数商用反无人机（CUAV）系统可以阻断遥控发射器和无人机接收器之间的无线电链路，以防止飞行器穿透禁飞区;为此，他们必须禁用无线电通信。（尼科尔斯等人，2020）找到要防范的无人机很重要。增强型CUAV技术可以检测商用无人机活动并自动对无人机信号类型进行分类。它可以确定无人机的方向及其飞行员，并根据命令破坏无线电控制链路以防止无人机到达目标。（尼科尔斯等人，2020）（梅瑟，2021）

　　无人机使用跳频扩频 （FHSS） 通过从遥控器到无人机的上行链路信号进行控制。WLAN也被用作控制的标准。传输到无人机地面（即下行链路）的信号通常是 FHSS、宽带或 WLAN 信号。（梅瑟，2021）为了检测无人机的无线电通信（RC）信号，需要高度灵敏的天线和监控接收器。在理想条件下，商用现成的RC可以检测到最远7公里和5公里的无人机，例如DJI Phantom 4。（梅瑟，2021）

　　CUAV系统使用雷达传感器进行检测，并需要无人机的视线（LOS）。其他传感器，如声学，受到范围和环境因素的限制。监控 RC 链路是唯一能够在打开时检测到无人机的方法。甚至可以在无人机起飞之前识别RC活动，因为无人机需要飞行前检查。在此期间，RC 处于活动状态并且可以被检测到。通过这种早期预警，使用RC监测的CUAV系统为任何多传感器CUAV系统提供了关键优势 - 有更多的时间做出反应。此外，从遥控信号确定无人机飞行员的位置使安全人员能够快速部署，更有可能找到和逮捕飞行员。

　　

　　由于无人机体积小、高度低、速度慢，可靠地探测到它对雷达来说是一个挑战。雷达传感器必须以极高的灵敏度快速扫描大量数据，消除鸟类等滋扰警报，并可靠地将无人机与地面目标区分开来（见图 11.10）。设计无人机探测雷达时，关键设计考虑因素是：

　　雷达工作频率

　　扫描覆盖范围和响应时间

　　分辨率和环境注意事项

　　分类功能。

　　工作频率是通过考虑传播效率、扫描地形、环境、所需探测范围和最小可探测雷达横截面来确定的。由于许多应用需要 360 度方位角覆盖，扫描要求范围从以高刷新率监控大空间体积到照亮接触以分类和启动对策。使用光学或音频等辅助传感器进行进一步分类需要有关范围、方位和高度的准确信息，这通常需要复杂的 3D 功能。为了确定组件、模块或子系统的性能要求，适当的解决方案应涵盖功率输出、天线方向图、频谱发射模板、接口性能以及微波信号发生器中锁相环的相位噪声的所有相关测量。（梅瑟，2021）

　　使用 RC 检测无人机

　　为了使用RC信号检测FHSS控制的无人机，CUAV系统应将测量信号与无人机配置文件库进行比较。通过自动在线料斗分析，系统可以识别信号参数，如跳跃长度、符号速率和调制类型，从而可以对无人机进行分类。CUAV系统可以通过“智能”自适应低功耗对策破坏控制信号来迫使无人机安全失效。（梅瑟，2021）宽带智能激励器可以选择性地仅干扰检测到的FHSS信号并破坏无人机的上行链路。对于WLAN控制的无人机，基于RC的CUAV系统使用扇形WLAN天线获取方向信息，可能会破坏遥控器和无人机之间的WLAN链路。（梅瑟，2021）（尼科尔斯等人，2020）（尼科尔斯和妈妈，2019）

　　其他CUAV解决方案使用弹幕干扰器，在整个频段上传播功率。这需要高输出功率，并破坏频段内的所有有源传输，而不仅仅是无人机的控制信号。

　　除了检测和干扰无人机外，CUAV系统还应提供测向信息：操作员从RC上行链路信号方向的方向和无人机从遥测或视频下行信号的方向。

　　

　　

　　

　　对于无人机检测，CUAV接收器处接收到的RC信号强度必须等于或大于接收器（Rx）灵敏度或最小信噪比（SNR），即最小电平。SNR取决于实际的RF环境，并且不断变化。例如，杂乱的RF环境会缩小检测范围。要对无人机类型进行分类，CUAV 接收器必须接收最低 Rx 电平。此最低电平特定于无人机的类型，取决于 RC 信号的 FHSS 调制和探测器感知的整体噪声。图11.11显示了噪声最小的环境中的最大检测范围。在城市等电磁噪声环境中，检测范围会大大缩小（见图11.12）。（梅瑟，2021）

　　当无人机接收器处的 RC 信号强度大于最小 Rx 电平时，无人机是可控的。如果还存在干扰信号并且大于无人机的RC信号功率（当干扰信号比（JSR）≥0 dB时，则飞行员通常不再能够控制无人机。但是，这取决于遥控器的编码方案（见图11.13）。JSR 越大，CUAV 禁用无人机的可能性就越高。

　　

　　图 11.14 显示了使用符合 CE 标准的遥控无人机进行的干扰测试，上行链路在 2.4 GHz 频段。干扰器使用功率放大器连接到罗德与施瓦茨UHF全向天线，电缆为10米。评估了2021种类型的干扰信号：弹幕干扰、无时间光栅检测器的智能干扰和时间光栅检测器的智能干扰。该图显示了三种场景下的干扰比与放大器输出功率的关系，表明智能干扰比弹幕干扰更有效。（梅瑟，《》）

　　CUAV制造商经常声称距离远和精确的干扰距离;然而，这些数字并不准确。干扰范围将取决于干扰器信号强度与无人机（即JSR）的RC上行链路信号强度之比。（尼科尔斯等人，2020）在现实条件下，现场试验一再表明CUAV系统供应商的续航里程主张往往无法验证。具有讽刺意味的是，声称射程相对较短（例如 2 公里）的系统的性能通常与声称射程较长（例如 15 公里）的系统相似。什么是实际检测范围？在某些情况下，系统将实现非常长的检测范围，通常是CUAV系统技术规格中显示的值。然而，这些“最佳情况”并不代表典型农村或城市部署的表现。环境条件（如RF噪声或接地的相对介电常数）会影响检测和干扰范围。环境不断变化，测量的检测和干扰范围通常会随着每次测量而变化。（尼科尔斯等人，2020）（梅瑟，2021）

　　为了实现超长的探测距离，CUAV系统的Rx天线应升高，CUAV Rx天线与RC Tx天线之间的地形应具有较低的相对介电常数，例如0°C水温下的淡水湖。第一、第二和第三菲涅耳区应无障碍，射频环境应具有低噪声 - 热和其他发射器。RC信号频率应在低频段，信号应具有较高的输出功率，天线电缆应较短。选择方向性较高的天线将增加天线增益。（梅瑟，2021）

　　部署 CUAV 系统

　　由于CUAV系统取决于应用环境，因此它们必须适应每种情况，以实现最佳的检测和干扰范围。制造商公布的距离范围仅指示如何针对应用优化CUAV系统。（梅瑟，2021）（尼科尔斯和妈妈，2019）

　　在优化条件下，R&S ARDRONIS CUAV 系统可以检测到 7 公里的 RC 信号。由于SNR较低、天线位置未优化和其他因素，在城市或农村环境中测量的检测范围较短。表11.1显示了ARDRONIS系统中的几种环境和典型范围，可以检测2.4 GHz的CE兼容RC输出信号，比较了城市，农村和低噪声环境与无人机和CUAV之间的LOS和非LOS。R&S ARDRONIS系统使用宽带智能激励器来干扰遥控传输，使用与检测到的无人机信号类型匹配的FHSS信号。其干扰范围将取决于遥控器的输出功率和系统的检测范围（见表 11.2）。（梅瑟，2021）

　　

　　确定特定应用可接受的检测和干扰范围取决于以下注意事项：

　　从检测到反应需要多长时间？越早检测到无人机，反应时间就越长。

　　检测到无人机后，需要采取什么行动？激活干扰器非常快。但是，与安全人员一起寻找和逮捕飞行员将花费更多时间。

　　所需的预警时间越长，短距离探测和干扰就越重要。（梅瑟，2021）

　　结论

　　从爆米花到人群控制，从飞机探测到CUAV，微波在现代社会的每个领域都发挥着重要作用，包括其功能和保护或破坏。所有CUAV系统都受物理定律的约束。检测范围由RC和CUAV系统的相对位置，RC的发射功率以及物理和RF环境决定。干扰范围由无人机和 CUAV 系统的相对位置、干扰器的发射功率以及环境决定。所需的检测和干扰范围取决于CUAV系统的应用场景。在定义和部署CUAV系统之前，必须对每种方案进行适当的规划。（梅瑟，2021）

　　编辑：黄飞