高功率微波系統(tǒng)越來(lái)越接近實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用

無(wú)人空中系統(tǒng)（UAS）以一種不太友好的方式成為當(dāng)今的一個(gè)大話題。2022年10 月，俄羅斯開始使用致命無(wú)人機(jī)和巡飛彈對(duì)烏克蘭各地的能源和電力基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)動(dòng)大規(guī)模攻擊。盡管俄羅斯的許多導(dǎo)彈和巡飛彈（包括伊朗提供的 Shahed-136 和 -131）都很簡(jiǎn)陋，但它已經(jīng)發(fā)射了數(shù)百枚，有時(shí)一次發(fā)射多達(dá)十幾枚或更多，目的是摧毀烏克蘭的防空系統(tǒng)。

烏克蘭聲稱在這些襲擊中擊落了至少四分之三的無(wú)人機(jī)和巡飛彈，幾乎完全依賴其有限的射頻和紅外制導(dǎo)地對(duì)空導(dǎo)彈。雖然 75% 的殺傷率對(duì)烏克蘭有利，但俄羅斯對(duì)烏克蘭能源基礎(chǔ)設(shè)施 25% 的成功攻擊給烏克蘭帶來(lái)了嚴(yán)重的問(wèn)題。俄羅斯不太可能在短期內(nèi)放棄對(duì)烏克蘭發(fā)電廠的無(wú)人機(jī)襲擊。

從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，用 20萬(wàn)美元的地對(duì)空導(dǎo)彈攔截價(jià)值 2萬(wàn)美元的無(wú)人機(jī)，從成本上看烏克蘭也處于劣勢(shì)。但你必須用你所擁有的武器去戰(zhàn)斗，直到你能得到更好的東西。 俄羅斯無(wú)人機(jī)和巡飛彈對(duì)烏克蘭基礎(chǔ)設(shè)施的襲擊引起了全世界的關(guān)注，但這并非個(gè)例。

在未來(lái)的沖突中，許多國(guó)家也同樣面臨對(duì)手武器化無(wú)人機(jī)攻擊的局面。正如烏克蘭戰(zhàn)爭(zhēng)所表明的那樣，地對(duì)空導(dǎo)彈和雷達(dá)制導(dǎo)防空高炮(AAA)并不能完全解決這個(gè)問(wèn)題。雖然它們對(duì)空中目標(biāo)提供更遠(yuǎn)的射程和精度，但它們主要用于攻擊戰(zhàn)斗機(jī)和轟炸機(jī)以及巡航導(dǎo)彈，而不是大量相對(duì)廉價(jià)的無(wú)人機(jī)。

對(duì)于這類目標(biāo)需要的是能夠以低成本（非動(dòng)能）快速多次發(fā)射（深彈匣）并且最好以光速運(yùn)行的系統(tǒng)。換言之，防空部隊(duì)需要定向能武器(DEWs)來(lái)對(duì)付無(wú)人機(jī)和巡飛彈的攻擊。 在過(guò)去十年中，美國(guó)、以色列和一些歐洲國(guó)家在發(fā)展 DEWs 方面取得了重大進(jìn)展，主要是高能激光 (HEL) 系統(tǒng)和高功率微波 (HPM) 系統(tǒng)。

在本文中，我們將研究 HPM 技術(shù)、它的歷史和當(dāng)前的計(jì)劃。

與其他類型的動(dòng)能和非動(dòng)能武器相比，HPM 武器具有若干優(yōu)勢(shì)。HPM 系統(tǒng)通?？梢栽诓坏揭幻氲臅r(shí)間內(nèi)發(fā)射，并且最新一代的系統(tǒng)提供了深彈匣（即能夠在短時(shí)間內(nèi)發(fā)射多次）。HPM 武器可以對(duì)目標(biāo)產(chǎn)生一系列影響，從摧毀或損壞敏感電子元件到降低其性能或迫使重啟。

HPM 系統(tǒng)通過(guò)目標(biāo)的射頻和微波天線將射頻和微波能量注入到目標(biāo)的處理器和其他邏輯組件中，或者注入到基本上充當(dāng)孔徑的非屏蔽布線和電路中。此外，由于 HPM 系統(tǒng)從天線發(fā)射，它的波束可以被整形以聚焦在寬區(qū)域或窄波束。根據(jù)孔徑的類型的不同，使用寬天線波束使 HPM 系統(tǒng)能夠同時(shí)攻擊多個(gè)目標(biāo)，而窄天線波束可以將能量集中在一個(gè)目標(biāo)上。

此外，配備有源電子掃描陣列的 HPM 系統(tǒng)可以根據(jù)需要非?？焖俚馗淖儾ㄊ螤?。

從火花隙發(fā)射機(jī)到相控陣

HPM 武器有著迷人的技術(shù)歷史，它始于 1962 年美國(guó)在太平洋上空 250 英里處引爆核武器。正如斯圖爾特·莫蘭 (Stuart Moran) 在2012 年的文章“達(dá)爾格倫定向能工作的歷史概述”中所描述的那樣，科學(xué)家們指出，“爆炸導(dǎo)致高層大氣中的電子嚴(yán)重失衡，這些電子與地球磁場(chǎng)相互作用，在太平洋的大片區(qū)域產(chǎn)生振蕩電場(chǎng)。

這些電場(chǎng)強(qiáng)大到足以破壞一千英里外夏威夷的電子設(shè)備，并清楚地展示了電磁脈沖 (EMP) 的影響。” 這一發(fā)現(xiàn)引起了五角大樓的關(guān)注，因?yàn)槿绻芤阅撤N方式被利用，其結(jié)果將是國(guó)防部武器庫(kù)中非常有效的非動(dòng)能工具。問(wèn)題是如何實(shí)現(xiàn)這樣一種武器，這需要一種方法來(lái)產(chǎn)生每米數(shù)十萬(wàn)伏（甚至更高）的場(chǎng)強(qiáng)。

在探索接下來(lái)的事情之前，需要考慮兩個(gè)事實(shí)。

首先，60 多年前，國(guó)防部的意圖是消滅目標(biāo)，而不僅僅是使它們失效。其次，目標(biāo)中的幾乎所有組件都是模擬的而不是數(shù)字的，它們（現(xiàn)在仍然）比微型半導(dǎo)體器件更能抵擋高強(qiáng)度電磁能的破壞。因此，對(duì)大量射頻能量的需求被認(rèn)為是必不可少的。

盡管今天在某些情況下仍然如此，但在使用 HPM 武器對(duì)抗對(duì)手系統(tǒng)時(shí)，大量的能量并不總是必要的，甚至不是需要的。 正如創(chuàng)造“電子炸彈”一詞的澳大利亞空軍智庫(kù)聯(lián)合創(chuàng)始人卡洛·科普博士，他在 2012 年的一篇文章中指出：“將任何單片半導(dǎo)體器件暴露在超過(guò)幾伏規(guī)格限制的電壓下，無(wú)論是瞬時(shí)電壓還是射頻電壓，通常都會(huì)發(fā)生不好的事情。

如果將主電源或電池電源連接到器件上，引發(fā)災(zāi)難性電氣故障所需的能量很少，因?yàn)殡娫词窃斐芍旅粨舻脑?。?回到20世紀(jì)60年代，莫蘭的文章解釋了達(dá)爾格倫海軍武器實(shí)驗(yàn)室特殊應(yīng)用分部的研究人員（今天是弗吉尼亞州達(dá)爾格倫的海軍水面作戰(zhàn)中心達(dá)爾格倫分部 (NSWCDD)）是如何在太平洋爆炸后開始工作的，他們的工作重點(diǎn)放在高功率的火花隙發(fā)射機(jī)上，就像早期的無(wú)線電廣播那樣。

射頻發(fā)生器是赫茲振蕩器，其中“電容器被充電至高壓，開關(guān)閉合，電流在電路中流動(dòng)，導(dǎo)致儲(chǔ)存的能量在電容器的電場(chǎng)和電感器的磁場(chǎng)之間振蕩?！敝钡竭_(dá)到火花隙之間空氣的擊穿電壓。在擊穿時(shí)，火花完成 LC 電路，并以其諧振頻率振蕩。

赫茲型設(shè)備通常連接到一個(gè)簡(jiǎn)單的天線，并以 100 MHz 或以下的低頻振蕩。由于地面效應(yīng)的影響，測(cè)量這些設(shè)備的輸出場(chǎng)很困難，因此在場(chǎng)地中鋪設(shè)了一個(gè) 100 米長(zhǎng)的焊線接地平面，兩端各有半地下拖車，用于安裝高壓發(fā)電機(jī)和診斷設(shè)備，這形成了一個(gè)基本測(cè)量系統(tǒng)。這些源通常在目標(biāo)位置產(chǎn)生超過(guò)十億瓦特的峰值功率和每米幾千伏的場(chǎng)強(qiáng)。

莫蘭描述了20世紀(jì)70年代在達(dá)爾格倫設(shè)計(jì)、建造和測(cè)試的許多類型的赫茲裝置。例如，腔振蕩器“使用四分之一波長(zhǎng)的同軸管，在一端切換以產(chǎn)生振蕩波形?！?另一種類型，即所謂的“凍結(jié)波”發(fā)生器，使用“四分之一波段的電纜充電，產(chǎn)生兩個(gè)周期的波形‘凍結(jié)’在電纜”，并在兆赫頻率范圍內(nèi)，產(chǎn)生數(shù)千瓦射頻脈沖，重復(fù)頻率為幾十千赫茲的。達(dá)爾格倫使用赫茲振蕩器創(chuàng)建的幾乎所有解決方案都可以產(chǎn)生至少 500 kV 的電壓，并在距離天線數(shù)百米的地方產(chǎn)生強(qiáng)電場(chǎng)。 其他類型的設(shè)備包括“使用螺旋纏繞電容板產(chǎn)生電壓的矢量反轉(zhuǎn)發(fā)生器”，這是一項(xiàng)重大改進(jìn)。

安裝在拋物面天線焦點(diǎn)區(qū)域的稱為蘭德克環(huán)的裝置，“使用槳輪布置的電容器和電感器，并聯(lián)充電并串聯(lián)放電?！?圓形布置使系統(tǒng)能夠像偶極子一樣輻射，有效地形成天線。 或者考慮產(chǎn)生低頻寬帶效應(yīng)的通量壓縮發(fā)生器 (FCG)?？破詹┦吭谝黄P(guān)于“電子炸彈”的文章中解釋道，在初始電啟動(dòng)電流的作用下，“高速炸藥用來(lái)機(jī)械壓縮磁場(chǎng)，將能量從炸藥轉(zhuǎn)移到磁場(chǎng)中”。“雖然 FCG 在運(yùn)行過(guò)程中解體，但它會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的電流脈沖?！?當(dāng)級(jí)聯(lián)在一起時(shí)，三個(gè) FCG 可以將功率放大一百倍，提供數(shù)十吉瓦的峰值功率輸出。

還有虛擬陰極振蕩器 (Vircator)，它在可調(diào)諧窄帶頻率下以高功率水平產(chǎn)生短脈沖。正如科普博士的“電子炸彈”文章所解釋的那樣，Vircator 允許 FCG 產(chǎn)生的能量精確地集中在數(shù)百米外的目標(biāo)區(qū)域，盡管最嚴(yán)重的損壞發(fā)生在幾十米內(nèi)。 1973 年，達(dá)爾格倫開始了特殊戰(zhàn)斗部 (SEW) 計(jì)劃，以探索使用單發(fā)、峰值功率極高的電磁脈沖“‘摧毀’敵方雷達(dá)和導(dǎo)彈系統(tǒng)”的可行性。

其中一個(gè)目標(biāo)是確定是否可以制造一種電磁彈頭，可以使 1 英里外的電子設(shè)備失效。那個(gè)實(shí)驗(yàn)室一定既非常有趣又非常危險(xiǎn)。正如莫蘭的文章所解釋的那樣，“高壓場(chǎng)和火花導(dǎo)致工人們?yōu)槠渲幸粭澖ㄖ隽艘粋€(gè)標(biāo)志：‘科幻部’?！?當(dāng)時(shí)對(duì)國(guó)外或美國(guó)電子設(shè)備和系統(tǒng)的脆弱性知之甚少，用于測(cè)試的發(fā)射器無(wú)法產(chǎn)生足夠高的場(chǎng)來(lái)測(cè)試大型目標(biāo)，例如耐克大力神雷達(dá)系統(tǒng)。

為了解決這個(gè)問(wèn)題，莫蘭解釋說(shuō)，構(gòu)建了一個(gè)基于拖車的 RF 脈沖系統(tǒng)。它采用了“以 200 萬(wàn)伏特充電的馬克思發(fā)生器驅(qū)動(dòng)的 LC 振蕩器”。被稱為可運(yùn)輸振蕩脈沖系統(tǒng)（TOPS），“它連接到一個(gè)大的束縛波上，該結(jié)構(gòu)在一個(gè)大到足以放置整個(gè)雷達(dá)或?qū)椀膮^(qū)域產(chǎn)生均勻的場(chǎng)?！?莫蘭繼續(xù)寫道，“系統(tǒng)發(fā)出的電場(chǎng)是如此之高，以至于空氣會(huì)產(chǎn)生電弧，除非使用特殊的絕緣氣體袋(六氟化硫) ，直到輻射結(jié)構(gòu)變得足夠大，可以過(guò)渡到正常的大氣層?！?/p>

加大功率

在達(dá)爾格倫，莫蘭解釋說(shuō)，“這些系統(tǒng)的尺寸、重量和成本顯然是由驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)所需的脈沖直流技術(shù)決定的，而不是由射頻源本身決定的。因此，更多的努力開始投入到許多武器概念所需的功率發(fā)射技術(shù)上。”脈沖功率組件使能量能夠在數(shù)秒內(nèi)存儲(chǔ)，用 DE 術(shù)語(yǔ)來(lái)說(shuō)是很長(zhǎng)的時(shí)間，并且可以在納秒內(nèi)釋放，“以獲得十億倍的峰值功率增加。”達(dá)爾格倫官員說(shuō)服海軍領(lǐng)導(dǎo)人在 1978 年啟動(dòng)脈沖功率技術(shù)計(jì)劃，“以開發(fā)未來(lái)武器所需的動(dòng)力源、儲(chǔ)能系統(tǒng)、大功率開關(guān)和動(dòng)力調(diào)節(jié)系統(tǒng)”。

莫蘭繼續(xù)解釋說(shuō)：“為了提供大量的電能，研究了新型旋轉(zhuǎn)電機(jī)，包括飛輪、傳統(tǒng)交流發(fā)電機(jī)、單極發(fā)電機(jī)、旋轉(zhuǎn)磁通壓縮機(jī)和補(bǔ)償脈沖交流發(fā)電機(jī)。這些機(jī)器試圖使用特殊材料產(chǎn)生快速、高功率的脈沖，以減少損耗、渦流和機(jī)械應(yīng)力?！?在 20世紀(jì)70年代的晚些時(shí)候到20世紀(jì)80 年代，主動(dòng)力源和射頻電源技術(shù)繼續(xù)得到改善，因?yàn)榇髮W(xué)和其他幾個(gè)國(guó)防部部門(包括空軍研究實(shí)驗(yàn)室)加入了達(dá)爾格倫的 HPM 這些努力。

然而，冷戰(zhàn)的結(jié)束削弱了人們對(duì)定向能武器的興趣。脈沖功率技術(shù)計(jì)劃和海軍的帶電粒子束計(jì)劃被取消，盡管達(dá)爾格倫設(shè)法籌集資金以維持可在以后使用核心技術(shù)的能力。達(dá)爾格倫現(xiàn)在是美國(guó)兩個(gè)設(shè)有 HPM 技術(shù)開發(fā)部門的地方之一，另一個(gè)是位于新墨西哥州科特蘭空軍基地的空軍研究實(shí)驗(yàn)室的定向能理事會(huì)。

HPM 重現(xiàn)

到 2000 年代中期，世界早已開始從模擬技術(shù)向數(shù)字技術(shù)轉(zhuǎn)變，曾經(jīng)幾乎完全模擬的產(chǎn)品也完全數(shù)字化。這些電子系統(tǒng)中，很少有針對(duì) HPM 攻擊的脆弱性進(jìn)行過(guò)測(cè)試。蘇聯(lián)解體后，大規(guī)模電磁脈沖云的產(chǎn)生似乎變得不那么重要，因此保護(hù)電子設(shè)備免受射頻能量的破壞也變得不那么重要了。

然而，這種自負(fù)情緒并沒(méi)有持續(xù)多久。隨著數(shù)字電子技術(shù)在美國(guó)軍事系統(tǒng)和民用基礎(chǔ)設(shè)施（如發(fā)電廠、通信系統(tǒng)、應(yīng)急和工業(yè)系統(tǒng)）中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，對(duì)手使用 HPM 武器攻擊這些系統(tǒng)的可能性越來(lái)越受到關(guān)注。如今，十多個(gè)國(guó)家（其中大多數(shù)是美國(guó)的盟友，但也包括俄羅斯和中國(guó)）正在開發(fā) HPM 武器技術(shù)，其中一些國(guó)家擁有數(shù)十年的經(jīng)驗(yàn)。

因此，防御 HPM 攻擊近年來(lái)引起了五角大樓領(lǐng)導(dǎo)人的更多關(guān)注。位于達(dá)爾格倫的特殊技術(shù)對(duì)抗聯(lián)合項(xiàng)目辦公室(JPO/STC)對(duì)數(shù)字系統(tǒng)在射頻攻擊下的脆弱性進(jìn)行了深入的研究。正如莫蘭的文章所描述的那樣，該項(xiàng)目還建立了一個(gè)國(guó)防部范圍內(nèi)的“漏洞數(shù)據(jù)、源設(shè)計(jì)和 RF 效應(yīng)信息”數(shù)據(jù)庫(kù)，并將其與多年來(lái)儲(chǔ)存的具有相當(dāng)前瞻性的信息相結(jié)合?！霸?0世紀(jì)90年代末和21世紀(jì)初，達(dá)爾格倫發(fā)起了關(guān)于使用非動(dòng)力干擾的射頻攻擊潛力的項(xiàng)目”，并且還“為無(wú)人機(jī)開發(fā)了 RF 有效載荷并在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試中證明了它們的有效性?！?這是國(guó)防部首次展示這種 HPM 技術(shù)。

為了測(cè)試它們，兩座多層建筑被重新部署，以驗(yàn)證不同類型的建筑結(jié)構(gòu)和電磁屏蔽效果，其中有“電子、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器系統(tǒng)、電話系統(tǒng)、安全系統(tǒng)以及各種類型的數(shù)字工業(yè)控制系統(tǒng)的大型綜合體，這些系統(tǒng)可以組裝、裝備和暴露于攻擊之下。” 這個(gè)被稱為馬其諾露天試驗(yàn)場(chǎng) (MOATS) 的綜合設(shè)施旨在測(cè)試電子設(shè)備對(duì)潛在 HPM 武器的 RF 敏感性，并繼續(xù)用于測(cè)試目標(biāo)系統(tǒng)，以及內(nèi)部和外部及國(guó)際組織開發(fā)的各種射頻武器技術(shù)。

此刻，我們身處何處?

傳統(tǒng)上，HPM 系統(tǒng)專注于摧毀武器系統(tǒng)中易受攻擊的電子元件。但對(duì)于無(wú)人機(jī)、無(wú)人集群或其他目標(biāo)，所需要的只是迷惑電子設(shè)備或使它們無(wú)法操作。用高功率超寬帶脈沖摧毀它們是不必要的，這意味著 HPM 系統(tǒng)不一定需要發(fā)射千兆瓦的功率來(lái)摧毀一個(gè)目標(biāo)，就像它摧毀其他設(shè)備一樣，而只需要使傳感器無(wú)法工作或影響武器系統(tǒng)導(dǎo)航或飛行控制所需的功率。

自雷神公司于 2006 年開發(fā)其 “雄鷹”系統(tǒng)以及后來(lái)的 BAE 系統(tǒng)公司的 Bofors HPM Blackout 以來(lái)，這種能力已經(jīng)以這種或那種形式得到了證明，時(shí)間已經(jīng)超過(guò)15年。 在過(guò)去的幾年里，AFRL 一直在開發(fā)和評(píng)估至少四個(gè) HPM 演示系統(tǒng)。這包括雷神公司的相位炮(PHASER)系統(tǒng)，該系統(tǒng)將高水平的 RF 能量匯聚到一個(gè)反射天線上，并可以同時(shí)摧毀多個(gè)目標(biāo)。

波束的圓錐形意味著單個(gè)脈沖可以同時(shí)攻擊空中的多架無(wú)人機(jī)，使得相位炮對(duì)付無(wú)人集群非常有用。 AFRL 的戰(zhàn)術(shù)高功率操作響應(yīng)器 (THOR) HPM 系統(tǒng)由 Leidos、BAE系統(tǒng)公司和 Verus 研究公司開發(fā)，已展示能夠同時(shí)使100多架無(wú)人機(jī)失效的能力。AFRL 還在開發(fā)更先進(jìn)的 THOR ，以使威脅軍事基地的無(wú)人集群失效。下一代平臺(tái)被命名為 Mj?lnir，以向神話中的雷神之錘致敬。AFRL已授予 Leidos 一份價(jià)值 2600 萬(wàn)美元的合同，用于開發(fā) Mj?lnir 原型并于 2024 年初交付。

最后，AFRL 正與雷神公司合作開發(fā)反電子高功率微波增程空軍基地防御系統(tǒng) (CHIMERA)。與針對(duì)近距離目標(biāo)的 Phaser 和 THOR 系統(tǒng)不同，CHIMERA（顧名思義）旨在攻擊更遠(yuǎn)距離的空中目標(biāo)。 值得注意的是，許多此類系統(tǒng)（包括 THOR 和 Phaser）都使用真空管技術(shù)來(lái)產(chǎn)生所需的輻射功率。它們中的大多數(shù)也相對(duì)較大，最適合固定站點(diǎn)應(yīng)用，例如防御軍事基地免受無(wú)人機(jī)和火箭襲擊。 AFRL 和 NRL 一直在開發(fā)另一類 HPM 武器，這種武器體積更小，專為導(dǎo)彈和無(wú)人機(jī)平臺(tái)而設(shè)計(jì)。

波音公司和 AFRL 于 2012 年展示的反電子高功率微波先進(jìn)導(dǎo)彈項(xiàng)目 (CHAMP) 使用 AGM-86 常規(guī)空射巡航導(dǎo)彈 (CALCM) 的彈體來(lái)攜帶雷聲公司開發(fā)的 HPM 有效載荷，該有效載荷可多次發(fā)射HPM“炮彈”。被稱為 HiJENKS 的高功率聯(lián)合電磁非動(dòng)能打擊武器也使用微波技術(shù)來(lái)使對(duì)手的電子系統(tǒng)失效。

HiJENKS 是 CHAMP 的繼承者，它使用更小、更堅(jiān)固的 HPM 技術(shù)，可以集成到更廣泛的平臺(tái)系統(tǒng)中。在空軍研究實(shí)驗(yàn)室和海軍研究辦公室的共同資助下，為期五年的HiJENKS項(xiàng)目于去年夏天在中國(guó)湖海軍航空站完成了“頂點(diǎn)”測(cè)試。

由 GAN 驅(qū)動(dòng)

HPM 技術(shù)的最新發(fā)展是使用有源相控陣和基于固態(tài)（氮化鎵 - GaN）的射頻功率放大器，而不是真空管來(lái)產(chǎn)生所需的射頻功率。一個(gè)名為 Leonidas 的系統(tǒng)是由一家名為 Epirus 的新公司獨(dú)立開發(fā)的。從 2018 年開始，Epirus 在洛杉磯和弗吉尼亞州麥克萊恩設(shè)有工廠，正在利用一套精選的核心技術(shù)，用于國(guó)防和商業(yè)應(yīng)用。

Leonidas 是該公司的可擴(kuò)展 HPM 產(chǎn)品。最初以拖車配置開發(fā)，該公司還測(cè)試了用于無(wú)人機(jī)的機(jī)載吊艙，并在 10 月披露了集成到 Stryker 車輛上的移動(dòng)版本。與 AESA 系統(tǒng)一樣，Leonidas使用波束控制將能量集中在一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)上，同時(shí)定義禁飛區(qū)以允許友軍繼續(xù)作戰(zhàn)。

Leonidas可以安裝在相對(duì)較小的地面車輛上，每秒可以發(fā)射數(shù)千發(fā)“子彈”。Leonidas 擁有開放的系統(tǒng)架構(gòu)，并依賴于基于 GaN 的線路可更換放大器模塊，并迅速發(fā)射一連串獨(dú)特的波形，以利用使 UAS 目標(biāo)易受影響的頻率。 該公司強(qiáng)調(diào)，與其通過(guò)中斷衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)的通信來(lái)混淆無(wú)人機(jī)的數(shù)字電子設(shè)備，不如將 Leonidas 描述為一種電磁脈沖發(fā)生器，它用電磁能量包圍目標(biāo)，電磁能量覆蓋非常低到非常高的頻率，如EMP通常所描述的“直流到日光”。Epirus 首席產(chǎn)品官

安德魯·洛厄里說(shuō)：“我們不關(guān)心無(wú)人機(jī)的工作頻率。我們是一個(gè) EMP 系統(tǒng)，所以頻率并不重要。嘗試使數(shù)據(jù)鏈路或 GPS 失效相對(duì)簡(jiǎn)單，很多公司都可以做到。相反，我們可以從遠(yuǎn)距離、遠(yuǎn)超動(dòng)態(tài)范圍甚至超視距的地方覆蓋目標(biāo)?！?盡管該公司僅將 Leonidas 的射程定義為“與戰(zhàn)術(shù)相關(guān)”的距離，但這通常意味著大約 10 公里。

“我們的波束實(shí)際上不是很窄；它的 3 dB 波束寬度約為 6 度，”他繼續(xù)說(shuō)道?！叭绻蚁敫傻粢魂?duì)無(wú)人機(jī)，我們會(huì)以每秒一千次的速度掃過(guò)天空，這樣任何進(jìn)入其中的無(wú)人機(jī)都會(huì)在我們波束劃過(guò)天空，遇到一堵能量墻。

“我們只是想在那里放置一個(gè)巨大的電場(chǎng)，由于空腔和其他入口點(diǎn)在某些頻率下比其他頻率更容易受到攻擊，因此我們創(chuàng)建能量護(hù)盾而不是發(fā)射能量子彈。任何飛入盾牌的東西都會(huì)被破壞。即使有很小的間隙和各種其他入口點(diǎn)，如果您在開關(guān)上施加 10 或 20 伏電壓，它也會(huì)擾亂電子設(shè)備，足以將其關(guān)閉。這就是 EMP 的威力。它會(huì)影響計(jì)算機(jī)、相機(jī)、引擎控制或任何其他電路。” Leonidas 使用該公司專有的 SmartPower 電源管理技術(shù)，該技術(shù)優(yōu)化 RF 性能，以生成高功率脈沖，同時(shí)確保系統(tǒng)不會(huì)過(guò)熱。

SmartPower技術(shù)平臺(tái)是硬件、軟件和機(jī)器智能算法的專有組合，采用實(shí)時(shí)人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)，最高可降低70%的功耗，從而降低系統(tǒng)功率需求，對(duì)大功率電源的需求，并且比基于真空管的系統(tǒng)需要更少的冷卻。 數(shù)字技術(shù)監(jiān)督能量的轉(zhuǎn)換，例如從交流電到直流電?！巴ㄟ^(guò)數(shù)字架構(gòu)增強(qiáng)了功率，因?yàn)槟繕?biāo)中的所有非線性電路都被一個(gè)無(wú)源網(wǎng)絡(luò)包圍，將其置于正確的偏置條件下，”Lowery 說(shuō)。“它優(yōu)化了非線性電路的性能，我們有一系列的動(dòng)態(tài)控制，所以我們超越了被動(dòng)靜態(tài)系統(tǒng)的能力。

也就是說(shuō)，我們使用機(jī)器學(xué)習(xí)通過(guò)調(diào)制漏極、柵極和輸入信號(hào)來(lái)管理電路，以優(yōu)化每個(gè)轉(zhuǎn)換指標(biāo)。 “我們還在脈沖應(yīng)用、上升和下降時(shí)間等門上執(zhí)行包絡(luò)跟蹤、預(yù)失真和算法，”Lowery 解釋說(shuō)?！斑@消除了傳統(tǒng)上非線性轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的大量浪費(fèi)，它提高了效率并減少了熱量，因此所需的冷卻要少得多。我們盡一切努力使目標(biāo)的 EIRP 最大化，因?yàn)槊總€(gè)通道都沒(méi)有單通道方法所需的 EIRP，例如 THOR?！?由于該系統(tǒng)是軟件定義的，因此可以實(shí)時(shí)修改帶寬和其他特性，以便在擁擠的電磁環(huán)境中定位特定目標(biāo)。

這意味著Leonidas可以在友方附近對(duì)付敵方無(wú)人機(jī)。人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)也使 Leonidas 系統(tǒng)能夠隨著時(shí)間的推移進(jìn)行學(xué)習(xí)，因?yàn)樗鼤?huì)接觸到新的目標(biāo)數(shù)據(jù)。軟件更新可以通過(guò)空中傳輸來(lái)優(yōu)化，從而對(duì)新目標(biāo)產(chǎn)生積極影響。

現(xiàn)實(shí)世界的問(wèn)題

HPM 技術(shù)正在迅速成熟，與上世紀(jì)70年代和80年代一樣，需求正在增加，這一次是防空應(yīng)用和機(jī)載武器，這些武器可以攻擊敵方傳感器到射手網(wǎng)絡(luò)中的許多非動(dòng)能偌大的（即非屏蔽布線和無(wú)保護(hù)的數(shù)字組件）。 烏克蘭武裝部隊(duì)現(xiàn)在肯定可以從這些 HPM 系統(tǒng)中受益，但這似乎不太可能，即使俄羅斯的無(wú)人機(jī)和巡飛彈對(duì)他們來(lái)說(shuō)是絕佳的實(shí)地測(cè)試。

據(jù)報(bào)道，作為評(píng)估的一部分，THOR 和 PHASER已經(jīng)被部署到美國(guó)以外的地區(qū)，而 Leonidas 則沒(méi)有。Epirus 的 Lowery 表示，該公司已經(jīng)研制了四個(gè)加固的 Leonidas原型機(jī)，它們“可以”為 LRIP 做好準(zhǔn)備，并可在2023年部署并送往烏克蘭。

隨著對(duì)烏克蘭的無(wú)人機(jī)和導(dǎo)彈襲擊預(yù)計(jì)將在未來(lái)幾個(gè)月內(nèi)增加，然而，隨著對(duì)烏克蘭的無(wú)人機(jī)和導(dǎo)彈襲擊預(yù)計(jì)在未來(lái)幾個(gè)月會(huì)增加，烏克蘭對(duì)HPM武器的需求肯定也會(huì)增加，它們可以成為多層防空解決方案的一部分。





審核編輯：劉清