一种微波发生系统技术方案

本发明专利技术提供了一种微波发生系统，属于微波技术领域，该发生系统包括一个或多个微波发生单元，每个微波发生单元包括脉冲高压调制器、微波发生器、微波传输器和系统控制器，其中，脉冲高压调制器将伏级的电能存储和压缩后，产生万伏级的电脉冲，电脉冲传递至微波发生器后将进一步转换成吉瓦级微波，吉瓦级微波在微波传输器中定向传输，最后通过定向辐射天线射向目标。该系统是一种输出功率达到吉瓦级、峰值场强达到兆伏每米的微波产生系统，适用于超远距离探测、无线输能、区域拒止、要地防御、阻停排爆、火箭推进、生物医药、设施农业、环保处理等领域，具有大规模应用和市场化推广的潜力。

【技术实现步骤摘要】
一种微波发生系统
本专利技术涉及一种微波发生系统，属于微波
，特别是一种输出功率达到吉瓦级、峰值场强达到兆伏每米的微波发生系统。本专利技术的应用范围包括但不限于：超远距离探测、无线输能、区域拒止、要地防御、阻停排爆、火箭推进、生物医药、设施农业、环保处理等方面。
技术介绍
吉瓦级（缩写为GW，1GW=109Watts）微波所产生的兆伏每米（缩写为MV/m，1MV/m=106Volts/m）场强和千瓦每平方厘米（缩写为kW/cm2，1kW/cm2=103Watts/cm2）的瞬时能量密度已经远超当前电子元器件的耐受阈值。因此，吉瓦级微波可作为一种主动攻击和毁伤任何含有电子系统的工具，特别是随着现代电子和信息系统集成度越来越高、尺寸越来越小，元器件耐受阈值越来越低的情况下，作用效果将更加显著。除上述能力外，吉瓦级微波在反隐身方面同样具有优势。吉瓦级微波可轻而易举地超出隐身材料的吸收阈值，增加回波信号强度，有效降低隐身飞行器的探测和识别难度，是未来反隐身的一种重要战术手段。由此可见，吉瓦级微波兼具远程探测和主动打击的能力，是实施平战结合、非对称战略威慑的重要工具。此外，当N个达到兆伏每米场强的微波波束汇聚后，可实现局部空间场强的N倍叠加，从而快速电离叠加区域内的大气，形成等离子体空间电磁屏障，实现对任何来袭电磁波信号的反射、吸收和扰乱，达到区域防卫和信息安全防护的目的。除军事应用外，吉瓦级微波在新型侦查打击一体化雷达、远距离车辆和船支阻停、超远距离空中飞行物拦截、非接触式爆炸物排除、火箭推进、生物医药、设施农业、环保处理等领域同样具有巨大的应用潜力。吉瓦级微波可以有效弥补现有千瓦级雷达的探测距离有限、只能实现干扰和压制等不足。现代工业产品，包括车辆、船支、飞行器、机器人、电子地雷和电子引信等，均可以使用吉瓦级微波对其主动打击，破坏或失效其控制系统和核心电子元件，实现远距离阻拦、使功能丧失或停止其工作等。另一方面，随着电转换成微波，微波再转换成电的技术日趋成熟，吉瓦级微波可以实现推进轻小型火箭、飞行器或卫星至近地球轨道，对于减少火箭、飞行器或卫星的自身能源消耗、增加载荷、降低发射成本意义重大。此外，生物细胞具有电特性。在强场的作用下，叠加于细胞上的瞬时高电压极易使细胞壁穿孔，从而使细胞质和细胞液等生物信息流出。这种远距离非接触式的细胞凋落方式，一方面可造成生物体的组织功能紊乱甚至丧失，加速部分组织死亡或生物体自身衰亡；另一方面，细胞破壁后的内在物质释放有利于获取重要的DNA信息，对于深入了解细胞特征、精准定位病变组织具有重要作用。我国的吉瓦级微波技术研究起源于上个世纪90年代，虽然经过几十年的发展，技术水平有所提高，但当前工作仍然停留在基础研究和应用摸索。特别是受前苏联技术的影响，能够实现基本功能的吉瓦级微波产生系统都很庞大，重量以数吨计。此外，为了保证作用距离远，辐射系统采用平板阵列天线，虽然发射增益高，但存在带宽窄、频漂敏感、主瓣波束窄、旁瓣高、组成环节多、结构复杂、内部真空均匀性和一致性难以保证等问题，使得应用效果非常有限且推广困难。
技术实现思路
针对现有吉瓦级微波产生系统存在的不足，结合未来发展和实际应用需要，提出一种微波发生系统，在提高实用性的同时，根据不同应用需求，本专利技术易与搭载平台匹配结合，具有大规模应用和市场化推广的潜力。为达到上述目的，本专利技术的实施例采用如下技术方案：一种微波发生系统包括定向辐射天线和N个微波发生单元，其中：所述微波发生单元包括脉冲高压调制器、微波发生器和微波传输器：所述脉冲高压调制器用于将秒级、伏级的电能存储和压缩，并产生微秒级、几十千伏级或纳秒级、上百千伏级的电脉冲；所述微波发生器用于接收所述电脉冲、并将所述电脉冲转换成吉瓦级微波；所述微波传输器用于定向传输吉瓦级微波；所述N为正整数，其中：当N为1时，微波发生单元中的微波传输器将吉瓦级微波定向传输至定向辐射天线；当N≥2时，N个微波发生单元为并列关系，每个微波发生单元的微波传输器均通过合成器连接定向辐射天线，定向辐射天线作为微波输出终端、完成指向目标和定向辐照作用。优选的，所述微波发生单元还包括系统控制器，所述系统控制器由集成电路组成、分别连接脉冲高压调制器、微波发生器、微波传输器和定向辐射天线的控制端，且用于状态监控和管理控制。优选的，还包括精确同步触发和相位控制系统，所述精确同步触发和相位控制系统由集成电路组成、分别连接每个微波发生单元的系统控制器，精确同步触发和相位控制系统用于产生同步脉冲、同步相位调控、同步触发、实时反馈收集、状态判断。优选的，所述脉冲高压调制器为TESLA型脉冲调制器、MARX型脉冲发生器、LTD型感应电压叠加器、人工线、脉冲形成网络中的一种或多种。优选的，所述MARX型脉冲发生器包括多个储能单元、开关单元、充电单元和隔离单元，其中：所述多个储能单元通过外壳体固定安装、以构成相互堆叠的紧密结构；所述多个开关单元设置在外壳体的一侧，开关单元用于改变储能单元的串并联关系，当所有开关单元断开时，储能单元之间为并联结构；当所有开关单元导通时，储能单元之间为串联结构；所述多个充电单元设置在外壳体的另一侧，隔离单元分别连接对应的储能单元；所述隔离单元设置在外壳体的另一侧，隔离单元一方面用于隔离导通状态的相邻开关单元、另一方面用于间隔充电状态下的相邻储能单元。优选的，所述微波发生器用于将电能转换成微波能，微波发生器包括电真空管、固态功放、开关振荡器、非线性传输线中的一种或多种。优选的，所述开关振荡器包括壳体、高压端、低压端和充气端其中：所述壳体为密闭结构，壳体的内部通过充气端填充有绝缘气体；所述高压端安装在壳体的一端，高压端包括位于壳体内部的放电头；所述低压端安装在壳体的另一端，低压端包括位于壳体内部的放电筒；所述放电头与放电筒正对、非接触布置，所述高压端还包括用于安装放电头的放电体、以及与放电体连接的高压接线端，所述放电体为金属圆柱体、或金属锥台中的一种，所述放电头为金属球体、金属半球体、金属椭球体、或金属半椭球体中的一种。优选的，所述微波传输器用于稳定传输吉瓦级微波，微波传输器包括大尺寸波导、旋转活动关节、功分器、通道开关中的一种或几种。优选的，所述合成器是一种波导器件，合成器内部具有群时延插件或弯转机构，通过设置群时延插件或弯转机构的参数，实现合成器内部微波的同相叠加。优选的，所述定向辐射天线包括抛物面天线、透镜天线、反射面天线，卡塞哥伦天线、合成孔径天线的一种。本专利技术提出的微波发生系统具有以下有益效果：（1）该微波发生系统只消耗电能，可重复使用、费效比高；（2）该微波发生系统的微波功率可达吉瓦级，瞬态场强可达兆伏每米级；（3）该微波发生系统采用光速传播，瞬时完成目标打击任务；（4）该微波发生系统的作用过程肉眼不可见、隐蔽性好；（5）该微波发生系统工作时不受天气影响，应用范围广。附图说明图1为本专利技术的第一实施例示意图；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微波发生系统，其特征在于，包括定向辐射天线和N个微波发生单元，其中：/n所述微波发生单元包括脉冲高压调制器、微波发生器和微波传输器：所述脉冲高压调制器用于将秒级、伏级的电能存储和压缩，并产生微秒级、几十千伏级或纳秒级、上百千伏级的电脉冲；所述微波发生器用于接收所述电脉冲、并将所述电脉冲转换成吉瓦级微波；所述微波传输器用于定向传输吉瓦级微波；/n所述N为正整数，其中：/n当N为1时，微波发生单元中的微波传输器将吉瓦级微波定向传输至定向辐射天线；/n当N≥2时，N个微波发生单元为并列关系，每个微波发生单元的微波传输器均通过合成器连接定向辐射天线，定向辐射天线作为微波输出终端、完成指向目标和定向辐照作用。/n

【技术特征摘要】
1.一种微波发生系统，其特征在于，包括定向辐射天线和N个微波发生单元，其中：
所述微波发生单元包括脉冲高压调制器、微波发生器和微波传输器：所述脉冲高压调制器用于将秒级、伏级的电能存储和压缩，并产生微秒级、几十千伏级或纳秒级、上百千伏级的电脉冲；所述微波发生器用于接收所述电脉冲、并将所述电脉冲转换成吉瓦级微波；所述微波传输器用于定向传输吉瓦级微波；
所述N为正整数，其中：
当N为1时，微波发生单元中的微波传输器将吉瓦级微波定向传输至定向辐射天线；
当N≥2时，N个微波发生单元为并列关系，每个微波发生单元的微波传输器均通过合成器连接定向辐射天线，定向辐射天线作为微波输出终端、完成指向目标和定向辐照作用。


2.根据权利要求1所述的微波发生系统，其特征在于，所述微波发生单元还包括系统控制器，所述系统控制器分别连接脉冲高压调制器、微波发生器、微波传输器和定向辐射天线的控制端，系统控制器由集成电路、且用于状态监控和管理控制。


3.根据权利要求2所述的微波发生系统，其特征在于，还包括精确同步触发和相位控制系统，所述精确同步触发和相位控制系统分别连接每个微波发生单元的系统控制器，精确同步触发和相位控制系统由集成电路组成、且用于产生同步脉冲、同步相位调控、同步触发、实时反馈收集、状态判断。


4.根据权利要求1所述的微波发生系统，其特征在于，所述脉冲高压调制器为TESLA型脉冲调制器、MARX型脉冲发生器、LTD型感应电压叠加器、人工线、脉冲形成网络中的一种或几种。


5.根据权利要求4所述的微波发生系统，其特征在于，所述MARX型脉冲发生器包括多个储能单元（1）、开关单元（2）、充电单元（3）和隔离单元（4），其中：所述多个储能单元（1）通过外壳体固定安装、以构成相互堆叠的紧密结构；所述多个开关单元（2）设置在外壳体的一侧，开关单元（2）用于改变储能单元（1）的串并联关系，当所有开关单元（2）断开时，储能单元（1）之间为并联结构；当所有开关单元（2）...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈炎伟，李伟，李立明，
申请(专利权)人：陕西中控微脉智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61