设计在高重频工作状态下的高质量冷却散热设备和能源供应系统。
3.1.2 超宽带、超短脉冲技术
超宽带和超短脉冲技术是高功率微波武器发展的一个趋势，它的特点是短脉冲宽度（ns-ps级）、宽频谱（一般从30MHz到3GHz）、快上升时间（ps级）以及高功率（大于100MW）。它需要解决超宽带脉冲充电电源技术、超宽带电磁脉冲形成技术、亚纳秒开关技术、超宽带天线技术等难题。
3.1.3 高增益、高功率容量天线技术
HPM微波武器的发射天线必须具有高增益、窄波束，提高电子对抗能力；并需要低天线旁瓣，避免对己方和友方设备和人员的影响。同时，HPM武器系统天线要具有高功率容量，避免场致击穿和微波能量烧毁天线。在工艺上，要求天线做到高精度加工，天线面板尽量不拼接，接缝处导电处理以保证阻抗匹配、连续，不发生打火、击穿效应。
3.2 空间HPM武器关键技术
3.2.1 高功率微波驱动源技术
脉冲功率驱动源是HPMW的基础部件，其作用就是在时间上将常规的能源压缩到更高的功率，以便能为高功率微波源提供极高峰值功率和低占空系数的强流相对论电子束。脉冲功率技术是研制空间HPMW系统的难点之一。空间HPMW系统对高功率驱动源的需求主要依据高功率发生器的类型和工作参数而定，同时要结合空间平台的特殊性。原则上，要求结构节凑，可输出GW级高功率电能量，输出电压、电流稳定，能量利用率高，可重频工作。
由于地基使用的脉冲驱动源技术发展成熟，种类较多，可以对地基驱动源进行充分比较研究，分析各种类型驱动源的优势、劣势，在此基础上设计满足空间HPMW系统需求的功率源。地基中比较常见的GW级驱动源有Marx发生器、感应电压加法器、高压脉冲调制器和Tesla型脉冲功率源等， 这几类装置在原理、输出脉冲特征等方面有所区别。
以Marx发生器为例进行分析：Marx 发生器线路的工作原理可概括为“电容并联充电、串联放电”，从而使电压倍加而获得更高的脉冲电压输出。Marx发生器在高功率微波以及Z-箍缩研究领域均有应用研究。近几年，一系列改进技术（如分散电容技术等）用于设计结构紧凑、可靠性高的Marx发生器。德克萨斯大学研制的Marx发生器长度约为1.5m，主直径30cm，可在10Hz重频频率下输出脉冲电压500kV，电流5kA， 脉宽200ns。中国工程物理研究院研制了可在26Ω的负载上实现145kV，前沿39ns、脉宽80ns高压脉冲输出的Marx发生器。
紧凑型Marx发生器在向着更高的输出功率和重复频率，高可靠性、紧凑化、小型化和模块化结构运行方式等几个方向发展。下一步，其将进一步陡化输出的脉冲前沿（ns量级）和输出更高重频脉冲（100Hz）。是未来空间HPMW设计、研究需要紧密关注的有力候选驱动源类型。
3.2.2 空间环境对HPM驱动源的影响
空间环境的特殊性是空间HPM驱动源研制面临的难题之一，包括太空环境的高真空、高能粒子辐射、微重力、真空热环境等问题。
高真空对HPM驱动源在对流散热和热控设计方面产生不利影响；空间高能粒子辐射主要来源于地球辐射带、银河宇宙线和太阳宇宙线，这些高能辐射可能引起空间电子器件的单粒子效应。
所谓单粒子效应是指空间高能粒子（质子或正离子）轰击微电子器件的敏感节点，导致微电子器件逻辑功能翻转或器件损坏的事件。上世纪70-80年代之间，美国40颗卫星所发生的1589次异常记录中，70%是由空间环境所引起，而单粒子翻转有621起，占总数的39%。我国发射的“实践4号卫星”也完全记录到了单粒子事件所造成的影响，两颗风云卫星的寿命提前终止都说明此种环境效应的严重性，必须加强防护。空间微重力环境意味着HPM驱动源散热只能通过传导或辐射，这意味着散热需要采用强制循环方式。
总体来说，空间环境对HPM驱动源的影响因具体技术方案不同而有所区别，需要在空间HPM驱动源的具体设计中具体分析各种因素的影响，并采取相应的防护措施。
3.2.3 空间HPMW电磁兼容设计
空间HPMW系统包含高功率能量驱动源、HPM产生器，其复杂的电磁辐射特性会对系统以及邻近系统的测控、通信和电子探测等系统产生严重影响。其中，高功率驱动源产生的强流电子束必然在HPM发生器与HPM驱动源间形成短脉冲电流回路。因此需要分析整个系统的电磁兼容特性，建立系统级电流电路回路，利用电磁仿真软件建立模型进行仿真分析，分析对其它敏感部件影响，采取相应防护措施。
图3为相对论磁控管和Tesla型脉冲驱动源及其相应电源模块的电路模型。需要注意，依据驱动源具体设计不同，其电路模型会产生很大变化。所以，在分析中需要细化分析HPMW系统不同模块电路模型，才能得到比较真实的仿真结果；必要时，可建立等效实验平台进行实验验证。
4 结语
高功率微波武器利用定向发射的高功率微波束，达到毁坏和干扰敌方信息和通信链路敏感器件，杀伤敌方作战人员的作战效果。它使电子战概念从传统的“软杀伤”，扩展到以电磁能量为基础的“硬杀伤”，是一种全新的电子对抗形式。
高功率微波武器系统由初级电源、驱动源、HPM发生器、指挥控制系统、跟瞄系统、传输与发射系统等组成。系统具有组成简单、可靠性高，使用费效比高的特点。在HPMW武器系统实用化过程中，需要解决结构紧凑、高功率高效率HPM产生器和驱动源技术，以及高增益、高功率容量天线技术等关键技术；需要结合平台特点，分析其全系统的电磁兼容特性，研究其复杂电磁辐射对系统的通信和电子探测等系统的影响。
参考文献
[1]周传明，刘国治，刘永贵等.高功率微波源[M].北京：原子能出版社，2007.1-46.
[2]J.Benford，J.A.Swegle，E.Schamilogle. High power microwaves[M].New York： Taylor&Francis Group，2007.1-10
[3]王文祥.微波工程技术[M].北京：国防工业出版社，2009，415-452.
[4]王文祥.真空电子器件[M].北京：国防工业出版社，2012.177-212.
[5]Y.F.Tang，L.Meng，H.L.Li，et al.An X-band dual-Frequency coaxial relativistic backward-wave oscillator[J].IEEE Trans.Plasma Sci.，2012，40（12）：3552-3559
[6]Y.F.Tang，L.Meng，H.L.Li，et al.Design of a high-efficiency dual-band coaxial relativistic backward wave oscillator with variable coupling impedance and phase velocity[J]. Laser Par.Beams，2013，31（1）：55-62.
[7]丁鹭飞，耿福录等.雷达原理（第三版）[M].西安：西安电子科技大学出版社，2002.213-214.
[8]郑同良.军用卫星系统安全防护技术发展概况[J].航天电子对抗，2004（2）：5-9.
[9]唐永福.高功率双频相对论返波振荡器研究[D].成都：电子科技大学，2013.80-103.
[10]孟凡宝.高功率超宽带电磁脉冲技术[M].北京：国防工业出版社，2011.23-48.
[11]陈必忠.卫星对空间环境效应的防护与试验[J].环境技术，1997（4）：46-49.
[12]谢盘训.半导体器件和集成电路的辐射效应[M].北京：国防工业出版社，2005.31-33.
作者简介
唐永福（1983-），男，河北省邯郸市人。工学博士学位。现为中国电子科技集团公司第三十八研究所工程师。主要研究方向为高功率微波、电磁场与电磁波及电子对抗。
作者单位
中国电子科技集团公司第三十八研究所 安徽省合肥市 230088