與激光一樣，微波是另一種形式的電磁輻射。它們的波長比光長得多，頻率也低得多。（尼爾森，2022）紅光的波長約為0.7μm，頻率為cλ，約為4 X 1014赫茲。相比之下，微波波長約為1cm，頻率為1010赫茲或10千兆赫（GHz）。

　　大多數微波設備旨在檢測和放大微弱的微波信號。圖11.1顯示了微波發生時電磁頻譜的一部分。

　　更高功率的微波器件稱為LRAD（遠程區域拒絕），不要與LRAD（遠程聲學器件）混淆。第一個涉及微波，第二個涉及聲波。放大微波爐最知名的設備是我們都很熟悉的普通廚房微波爐。它產生的功率比 LRAD 少得多。

　　微波與水分子相互作用。電磁輻射由光子和相關的正弦變化電場組成。水分子是偶極的，這意味著它們具有帶相反電荷的末端，使它們不對稱。

　　當微波與水相互作用時，能量試圖翻轉水分子以與變化的磁場對齊。磁場在微波中以大約 2.5GHz/秒或每秒 2 億次的速度變化或翻轉。在這個速度下，水分子的翻轉會產生摩擦，導致熱量傳遞到周圍的無響應材料，從而烹飪食物。關于微波爐，LRAD以5-80GHz的更高能量運行。微波爐可以更深入地滲透到材料內部，因為分子的數量和功率允許這種情況發生。但它永遠不會很好地充當武器系統，因為波分散在相對較短的距離內。

　　然而，以更高功率運行的軍用主動拒絕系統將能量準直成光束，以便它可以作用于物體的表面。因此，以較小的能量和較大的波長，能量深深地沉積在材料中，與傾向于將大部分能量沉積在材料表面上的更高功率和較短波長相比，微波爐非常適合烹飪。這對于武器系統來說是很好的，因為目標是具有高度集中神經末梢的皮膚表面。此外，LRAD的較短波長可以更好地聚焦并發送到更遠的下場。

　　頻率以赫茲表示，每秒一個周期。微波的頻率在每秒300億個周期（兆赫茲）和每秒300億個周期（千兆赫茲）之間，使其成為高頻無線電波。微波有許多有用的民用應用。例如，雷達（無線電探測和測距）使用頻率較高、波長較短的微波。它們的較短波長允許它們以光束的形式在特定方向上傳輸它們。它們沿直線行進，直到被遇到的物體反射。例如，如果對準飛機，雷達的反射波會檢測其飛機類型、方向和速度。使用雷達可以讓機場的交通管制員指揮飛機交通。隱形飛機的雷達信號較低，降低了雷達探測和跟蹤飛機的能力，并且在雷達屏幕上可能看起來更像鳥。隱形飛機通過在無法探測的方向上反射雷達波束或通過吸收一部分雷達波束來實現低雷達特征。

　　返回微波爐

　　大多數廚房配有微波爐。微波爐以每秒 2，450，000 次循環（2，450 兆赫茲）的速度運行。（蒙特，2021）微波爐的工作原理是將微波束直接引導到食物上。組成食物的分子吸收光束的能量，使脂肪和水分子振動。這種振動會引起摩擦，從而產生熱量并增加食物的溫度。溫度的升高會烹飪食物。您可以看到微波爐內部，因為微波爐門包含一塊由金屬網屏覆蓋的玻璃板。屏幕反射微波，因為網孔太小，微波無法逸出，足夠大，可以讓可見光通過，讓你看到除了這些典型的微波應用之外，里面有什么在烹飪，還有更多，包括工業應用。讓我們繼續討論微波武器。

　　微波武器的定義：通過發射聚焦微波來破壞目標的裝置。這個定義中的關鍵詞是“損害”。（蒙特，2021）

　　雖然雷達和微波爐將微波聚焦在目標上，但它們的目的不是破壞。與激光武器不同，微波武器的一個關鍵屬性是它們幾乎不受天氣或大氣條件的影響。它們可以輕松穿透霧。相比之下，激光武器發現穿透霧氣具有挑戰性。高能微波武器的射程很遠，通?？蛇_幾十到幾百英里。這些武器可以傷害人類、電子系統和燃料。（蒙特，2021）例如，哈瓦那綜合癥與莫斯科信號類似，給一些受害者留下了永久性的腦損傷。

　　暴露在高能微波脈沖下的電子系統將遭受災難性故障，即使電子設備關閉或斷開電源。微波脈沖在電子電路中感應出浪涌電流，造成損壞。高能微波還會損壞導彈、卡車或任何其他平臺的燃料。當微波將燃料加熱到爆炸點時，就會造成損壞。（蒙特，2021）像激光武器一樣，微波武器只要有足夠的功率，就會繼續發揮作用。另一個共同點是，定向能武器可以取代使用火藥的常規武器，從而消除了為被替換的武器供應和儲存危險彈藥的需要。（蒙特，2021）例如，如果炸彈擊中軍艦的彈匣，炸彈的爆炸將觸發彈匣爆炸并可能擊沉船。因此，通過取代常規武器，定向能武器可以大大提高安全性。（蒙特，2021）

　　美國微波武器 殺傷人員微波武器

　　殺傷人員微波武器有兩種類型，神經微波武器和生物武器。

　　神經微波武器

　　這些武器攻擊人類神經系統，通常是大腦。根據定義，向人類投射低頻微波是一種神經微波武器。雖然它是非致命的，但它可能導致永久性腦損傷。（蒙特，2021）美國對部署或使用此類武器保持沉默;然而，DARPA建造了一個來研究它對猴子的影響（在潘多拉計劃中）。（L， 2019）其他有趣的DARPA項目包括代號Hello，Goodbye和Good Night。

　　潘多拉項目

　　“美國的新研究計劃 - 五角大樓希望更多地了解您的身體細胞如何使用電磁輻射相互交談。一項新的研究計劃將探索：

　　電磁波是否在細胞內或細胞之間有目的地傳輸和接收，如果是這樣，不僅要利用這些見解用于生物系統，還要在雜亂的電磁環境中進行通信。（L， 2019）

　　許多關于細胞間信號傳導的想法并不新鮮。二十五年前，羅斯·阿迪（Ross Adey）描述了細胞如何“可以跨越細胞膜的屏障一起竊竊私語”。他認為，這些信息可以控制復雜的生物過程。此外，Adey堅持認為，外部EM輻射也可以激活，壓倒或混淆這些過程。這些通常被稱為非熱效應。早在1960年代，阿迪就參與了一個名為Pandora的DARPA絕密項目，以調查低水平微波輻射的影響。（L， 2019）

　　該項目是在美國政府發現蘇聯在其駐莫斯科大使館發射微波后啟動的。（RadioBio：DARPA探索細胞間通信，2017）

　　生物微波武器

　　這些武器以各種方式攻擊身體，例如引起皮膚刺激或聽到響亮的聲音或聲音的感覺。（蒙特，2021）

　　皮膚刺激

　　美國軍方開發并部署了一種名為“主動拒止系統”的微波武器。根據 Phys.org 的說法，“一種難以忍受的突然高溫的感覺似乎不知從何而來;這種波，一種強大的電磁束，是美國軍方推出的最新非致命武器。（拉貝喬特，2012）

　　軍方故意不稱其為微波武器，因為它判斷普通人會將其等同于使用微波爐。在對美國海軍陸戰隊上校、聯合非致命武器局局長特雷西·塔福拉（Tracy Taffola）和在美國空軍研究實驗室測量該系統射頻生物效應的斯蒂芬妮·米勒（Stephanie Miller）進行采訪后，Phys.org 了解到以下信息：系統輸出頻率為每秒 95，000，000，000 個周期（95 GHz），被皮膚表面吸收， 導致目標立即本能逃跑（因此得名區域拒絕系統或ADS）。它的范圍或范圍是一千米（0.6英里）。（拉貝喬特，2012）

　　圖11.6A 2012年9月3日，在弗吉尼亞州美國海軍陸戰隊匡蒂科基地，看到兩種風格的美國海軍陸戰隊卡車攜帶主動拒絕系統。這種非致命武器可投射出最遠1000米的強電磁束

　　美國軍方認為該系統是最安全的非致命能力，已經暴露了1，100人，導致只有兩人受傷，需要醫療護理才能完全康復。美國軍方于2010年在阿富汗部署了它，但沒有在行動中使用它。（蒙特，2021）

　　弗雷效應武器

　　這些微波武器使人們感覺到他們聽到了聲音。2003年，WaveBand公司獲得了美國海軍的合同，設計一種用于軍事人群控制的微波武器。據《新科學家》報道，該項目于2008年過渡到內華達山脈公司。它的產品MEDUSA（使用無聲音頻的暴民過度威懾）是一種微波射線槍，使人們感覺到他們聽到了痛苦的巨響。（Hambling，微波射線槍控制人群噪音，2008）活月報道，“美杜莎涉及微波聽覺效應‘響亮’，足以引起不適或微波武器失能。（Hambling，微波射線槍用噪音控制人群，2008）不幸的是，就像莫斯科信號和哈瓦那綜合癥一樣。

　　一些專家認為美杜莎也可能造成“神經損傷”。除了受害者似乎聽到噪音和聲音外，該武器還可能破壞人的平衡，引起發燒并引發癲癇發作。美國陸軍，以及潛在的美國特勤局，使用美杜莎或類似技術以及另一項美國專利中描述的技術。1996年，美國空軍申請了“實現射頻聽力效應的方法和裝置”的專利。（美國空軍，1996-12-13適用）該專利描述了一種使受害者感知到聲音的設備。美國專利和貿易局于2002年授予該專利。

它的基本工作原理是：內耳的部分充滿了空氣和液體，容易受到特定頻率的微波的影響。人頭充當微波的天線。當頭部接收到這些微波信號時，它們會稍微加熱這些內耳部分，使它們膨脹和移動。人體感覺不到熱量或膨脹，但耳朵記錄了變化。耳朵的設計要求它將變化解釋為聲音，這是微波頻率的函數。（美國空軍，1996-12-13適用）調制頻率（即改變內耳的移位）使形成單詞成為可能。（蒙特，2021）聽到聲音的音量是微波功率的函數。不幸的是，專利必須描述該技術如何充分發揮作用以保證專利權人的知識產權。這提供了有關如何構建此設備的見解。通過1951年的《發明保密法》，美國政府可以阻止專利的披露。（蒙特，2021）這種武器可能會誘發精神疾病或導致一個人做出非理性的行為。

雖然這是一個嚴峻的現實，但我們需要承認這些類型的微波武器的存在。神經學和弗雷效應武器非常令人擔憂，因為它們有可能引起聽覺聲音。通常，聽到奇怪的聲音或聲音是精神疾病的征兆。然而，知道弗雷效應微波武器的存在，遭受這些感官效應的人可能不是精神病患者，而是微波攻擊的受害者。（蒙特，2021）

　　負責弗雷效應武器的美國軍事人員可能也知道這件事。目前，沒有法律禁止對敵方戰斗人員或其他任何人（包括您）使用它們。微波會損壞電氣和電子系統。（蒙特，2021），《每日郵報》發表了一篇題為“美國空軍已經部署了20枚導彈，可以用超強的微波摧毀朝鮮或伊朗的軍事電子設備，使其軍事能力幾乎無用，沒有附帶損害。（美國空軍部署的20枚導彈-炸-軍事-電子-朝鮮-伊朗，2019年）根據這篇被稱為反電子高功率微波先進導彈項目（CHAMP）的文章，這些導彈是由波音公司的幻影工廠為美國空軍研究實驗室建造的。微波武器可以在低空發射到敵方領空，并發射出高功率微波能量的尖銳脈沖，使目標電子設備失效?？哲娧芯繉嶒炇腋吖β饰⒉ú块T負責人瑪麗·盧·羅賓遜（Mary Lou Robinson）向 DailyMail.com 證實，這些導彈現已投入使用，隨時準備消滅任何目標。雖然朝鮮或伊朗可能試圖保護他們的設備，但美國官員懷疑這對CHAMP是否有效。

　　波音公司的網站還列出了2016年描述同一武器的新聞稿。以下是一段摘錄：“在測試期間，CHAMP導彈導航了預先編程的飛行計劃并發射了高功率能量，有效地摧毀了目標的數據和電子子系統。CHAMP允許在一次任務中對眾多目標進行選擇性高頻無線電波打擊。（Fightersweetstaff，2016）此外，美國有線電視新聞網（CNN）在2015年報道說，“空軍確認［它擁有］電磁脈沖武器。波音公司開發了一種武器，可以瞄準和摧毀特定建筑物中的電子系統。在報告中，CNN使用了“波音‘熄燈’武器”一詞，波音公司在新聞稿中使用了這一短語，其中包括對冠軍項目經理基思科爾曼和空軍研究實驗室CHAMP首席測試工程師彼得芬利的采訪。（美國有線電視新聞網，2015）由于CHAMP處于保密狀態，美國空軍對其部署保持沉默，我們必須以懷疑的眼光對待《每日郵報》的故事。然而，如果部署這種先進的導彈，它是一種優越的電子戰武器，因為它摧毀而不是干擾電子設備。

　　干擾只會暫時影響系統，系統可以在攻擊停止時恢復。如果美國軍方部署CHAMP，這將改變游戲規則，因為這些巡航導彈可以在不被發現的情況下釋放并攻擊對手。由于CHAMP是一種擁抱地面的巡航導彈，對手可能不會通過雷達探測到它。沒有必要的電子系統來應對，對手只會知道其反擊能力是無法操作的。它也可能無法確定對其神秘權力損失負責的國家。CHAMP的脈沖將使對手的指揮中心變得無用，其計算機被炸毀，通信突出，熄燈。因此，該系統的能力有可能使瘋狂的教義無效。無人機防御微波武器群戰術已成為現實，潛在的美國對手正在使用它們。2019年7月22日，伊朗采用群體戰術扣押了兩艘商船，一艘英國油輪和一艘身份不明的外國油輪。路透社稱，“伊朗沒有試圖與美國軍方的武器對武器相匹配，而是在陸地，海上和空中部署了大量相對簡單的系統。

　　這個想法是壓倒美國軍隊，就像一只蜜蜂對人類來說是一種滋擾，但一群蜜蜂可能會致命。（蒙特，2021）2002年，美國軍方發起了戰爭游戲千年挑戰，這是有史以來最廣泛的模擬，涉及13，500人。它從7月24日持續到8月15日，包括現場演習和計算機模擬。其目的是模擬2007年與伊朗的戰爭。據《紐約時報》報道，“結果是，隨著演習的開始，敵人‘擊沉’了大部分美國艦隊。鑒于美國海軍的強大和先進性，我們有理由質疑這怎么可能。答案是一個字，蜂擁而至！在戰爭游戲中，伊朗軍隊部署了成群的快艇，配備了巡航導彈、火箭、魚雷、水雷、機槍和肩射地對空導彈。（蒙特，2021）此外，伊朗部署的陸基導彈也蜂擁而至。

　　令戰爭游戲參與者驚訝的是，蜂擁而至的效果并對美國海軍軍艦造成了重大傷害。美國軍方使用這些戰爭游戲來測試設備和概念。（蒙特，2021）美國海軍的目標是使這些船只更具殺傷力。除了常規軍備外，它似乎還傾向于定向能武器。雖然海軍發現激光對快艇有效，但雷神公司先進的高功率微波系統正在證明自己是一種更有效的無人機殺手。2018年，根據該公司的網站，“雷神公司的高功率微波系統與多個無人機（無人機）戰，擊落了33架無人機，一次擊落兩架和三架。（蒙特，2021）（雷神公司，2018 年）。微波束會破壞無人機的制導系統，并可能攻擊整個集群，一次擊落多架無人機。

　　在同一次測試中，雷神公司的高能激光系統被證明對無人機是致命的，但同時摧毀了它們。微波武器 雖然海軍仍在測試以確定它將如何武裝其瀕海戰斗艦，但定向能武器似乎正在運行中。例如，在2020年，海軍表示將開始測試其上激光武器的有效性。微波武器對大氣層的敏感度要低得多赫里克擾動比激光，使它們成為更強大的全天候武器。微波武器似乎比激光更適合對抗無人機游泳攻擊。結合起來，它們將消除對方陣機槍的需求，這是美國海軍的近距離武器系統，作為對導彈的最后一道防御，并使用火藥，潛在的責任a，以及使用中短程導彈對付無人機和導彈。

　　激光和微波武器還提供低成本、無限和持續的防御導彈、無人機和快艇群;短程到中程導彈則不然。最后一句中最關鍵的一句話是“低成本、無限和持續”。只要海軍為這些定向能武器提供動力，它們就會繼續工作，典型的激光射擊成本約為一美元。相比之下，中短程導彈價格昂貴，通常耗資數十萬美元，一艘軍艦只能攜帶有限數量的導彈。（蒙特，2021）現在讓我們來看看美國的兩個潛在對手俄羅斯和中國——的微波武器。

　　俄羅斯微波武器

　　俄羅斯可能已經開發出一種低頻微波武器。俄羅斯人也可能用它來對付美國駐莫斯科（1953年）、古巴（2017年）和中國（2018年）的大使館工作人員。他們沒有聲稱擁有這種武器，但重要證據表明他們擁有這種武器。2009年，俄羅斯和古巴簽署了戰略伙伴關系聯盟，以擴大農業，制造業，科學和旅游業的合作。雖然沒有關于重新點燃冷戰時期軍事關系的公開聲明，但俄羅斯需要軍事盟友，古巴需要財政援助。古巴也交通便利，距離佛羅里達僅約一百英里。這些觀點表明，俄羅斯和古巴將秘密結成軍事聯盟。如前所述，古巴政府手持俄羅斯微波武器，可能襲擊了美國駐哈瓦那大使館人員。

　　俄羅斯與古巴和中國的關系可能使其能夠用這種微波武器換取通過使用該武器獲得的有關美國的秘密信息。俄羅斯知道美國正在開發微波武器。然而，俄羅斯經濟及其腐敗的政府可能會通過間諜活動或與中國的關系來阻礙其本土開發高功率微波武器，中國的歷史表明有能力破解美國的軍事機密?！岸砹_斯剛剛宣布制造一種微波槍，將無人機和彈頭導彈從10公里（約6英里）外的空中擊落！”［2015］按照典型的俄羅斯方式，武器的細節仍然是秘密的。

　　據報道，官員們在俄羅斯國防部的Army-2010博覽會期間安排了私人武器演示。假設俄羅斯的說法是有效的，根據軍事和航空航天電子。它可能“使美國的軍事戰略規劃復雜化，在過去的四分之一個世紀里，美國軍事戰略規劃嚴重依賴精確制導彈藥、GPS導航和戰術戰場網絡。雖然俄羅斯夸大了其新武器的能力，但這份報告已經有四年的歷史了。俄羅斯本可以將其設計成一種強大的微波武器，即使存在典型的發展問題。根據Robert J. Capozzella在2010年的一份研究報告，“至于防空系統，俄羅斯正在研究并試圖出售Ranets-E和Rosa-E。第一個是旨在針對現代飛機電子設備的點防御系統;第二個是針對敵機雷達的防御性飛機系統。

　　然而，這些仍在基于廣告光束輸出的開發中;［原文如此］它們的范圍對非屏蔽系統很有希望，但在其他方面是有限的。（卡波澤拉，1949）作為出售的一部分，俄羅斯需要買方的額外開發投資，但俄羅斯軍方領導層打算制造和銷售微波武器。Capozzella的報告在他撰寫本文時已有十多年的歷史。與此同時，俄羅斯人可能已經獲得了必要的發展資金并完善了這些武器。不幸的是，俄羅斯的“鐵幕”仍然隱藏著自由世界的秘密。它在核武器方面的領導勢頭僅持續了四年，對抗蘇聯，蘇聯于2021年引爆了其第一顆原子武器。

　　抗輻射電子器件和系統屏蔽 核武器可以創造高輻射環境。這些環境會產生電磁輻射，從而燒毀電子產品。由于美國軍事硬件必須在高輻射環境中工作，例如在外層空間或核爆炸期間，因此電子設備必須硬化，電纜必須屏蔽。短語“抗輻射系統”通常意味著整個系統都是抗輻射的。這種水平的抗輻射性要求電子設備具有耐輻射性或屏蔽性，并且屏蔽還必須保護互連。如果系統的任何部分易受攻擊，則可能導致災難性故障。例如，在微波或EMP事件期間，即使一個沒有屏蔽的互連也會在整個系統中發送高電涌?？馆椛潆娮赢a品是其設計和制造使其能夠承受高輻射環境的組件，例如在外層空間或核環境中發現的環境。不過，同樣，輻射水平和暴露時間是分類的。霍尼韋爾的固態電子中心是美國為數不多的能夠生產抗輻射電子產品的集成電路代工廠之一。這些集成電路的設計和生產具有挑戰性。它們的成本反映了這種困難。保護電子設備和互連的另一個基本方法是屏蔽，這通常涉及使用金屬形成法拉第籠或連續的金屬外殼。

　　法拉第籠使微波或電磁脈沖難以（但并非不可能）穿透其內部。因此，將智能手機放入金屬罐中將提供一些屏蔽 EMP 的能力。實際上，軍隊如何保護他們的系統是復雜的。各種材料可以吸收或反射輻射。軍事系統設計人員還必須平衡重量限制與輻射防護。例如，雖然鉛通常是一種極好的輻射屏蔽，但其重量使其難以用于空間應用。將重型衛星發射到太空是極其困難的。（蒙特，2021）

　　無人機 （UAV） 是企業和人們開展日常運營和生活不可或缺的一部分。諸如向偏遠地區提供圖像，運送和所需的藥品，以及情報收集和戰術戰場武器的軍事支持。它們有效地提供以前在戰場上不可用的防御系統。無人駕駛飛機成本低，如果惡意使用，已成為全球范圍內的嚴重危害。即使對無人機系統的商業用途有嚴格的限制，精明的犯罪分子也可能在受保護的空域成為一個巨大的威脅。它們可以擾亂空中交通。僅在美國領空，聯邦航空管理局每月就收到100多起無人機事故報告。（梅瑟，2021）

　　檢測和禁用無人機

　　為了有效應對威脅，早期預警至關重要。大多數商用反無人機（CUAV）系統可以阻斷遙控發射器和無人機接收器之間的無線電鏈路，以防止飛行器穿透禁飛區;為此，他們必須禁用無線電通信。（尼科爾斯等人，2020）找到要防范的無人機很重要。增強型CUAV技術可以檢測商用無人機活動并自動對無人機信號類型進行分類。它可以確定無人機的方向及其飛行員，并根據命令破壞無線電控制鏈路以防止無人機到達目標。（尼科爾斯等人，2020）（梅瑟，2021）

　　無人機使用跳頻擴頻 （FHSS） 通過從遙控器到無人機的上行鏈路信號進行控制。WLAN也被用作控制的標準。傳輸到無人機地面（即下行鏈路）的信號通常是 FHSS、寬帶或 WLAN 信號。（梅瑟，2021）為了檢測無人機的無線電通信（RC）信號，需要高度靈敏的天線和監控接收器。在理想條件下，商用現成的RC可以檢測到最遠7公里和5公里的無人機，例如DJI Phantom 4。（梅瑟，2021）

　　CUAV系統使用雷達傳感器進行檢測，并需要無人機的視線（LOS）。其他傳感器，如聲學，受到范圍和環境因素的限制。監控 RC 鏈路是唯一能夠在打開時檢測到無人機的方法。甚至可以在無人機起飛之前識別RC活動，因為無人機需要飛行前檢查。在此期間，RC 處于活動狀態并且可以被檢測到。通過這種早期預警，使用RC監測的CUAV系統為任何多傳感器CUAV系統提供了關鍵優勢 - 有更多的時間做出反應。此外，從遙控信號確定無人機飛行員的位置使安全人員能夠快速部署，更有可能找到和逮捕飛行員。

　　由于無人機體積小、高度低、速度慢，可靠地探測到它對雷達來說是一個挑戰。雷達傳感器必須以極高的靈敏度快速掃描大量數據，消除鳥類等滋擾警報，并可靠地將無人機與地面目標區分開來（見圖 11.10）。設計無人機探測雷達時，關鍵設計考慮因素是：

　　雷達工作頻率

　　掃描覆蓋范圍和響應時間

　　分辨率和環境注意事項

　　分類功能。

　　工作頻率是通過考慮傳播效率、掃描地形、環境、所需探測范圍和最小可探測雷達橫截面來確定的。由于許多應用需要 360 度方位角覆蓋，掃描要求范圍從以高刷新率監控大空間體積到照亮接觸以分類和啟動對策。使用光學或音頻等輔助傳感器進行進一步分類需要有關范圍、方位和高度的準確信息，這通常需要復雜的 3D 功能。為了確定組件、模塊或子系統的性能要求，適當的解決方案應涵蓋功率輸出、天線方向圖、頻譜發射模板、接口性能以及微波信號發生器中鎖相環的相位噪聲的所有相關測量。（梅瑟，2021）

　　使用 RC 檢測無人機

　　為了使用RC信號檢測FHSS控制的無人機，CUAV系統應將測量信號與無人機配置文件庫進行比較。通過自動在線料斗分析，系統可以識別信號參數，如跳躍長度、符號速率和調制類型，從而可以對無人機進行分類。CUAV系統可以通過“智能”自適應低功耗對策破壞控制信號來迫使無人機安全失效。（梅瑟，2021）寬帶智能激勵器可以選擇性地僅干擾檢測到的FHSS信號并破壞無人機的上行鏈路。對于WLAN控制的無人機，基于RC的CUAV系統使用扇形WLAN天線獲取方向信息，可能會破壞遙控器和無人機之間的WLAN鏈路。（梅瑟，2021）（尼科爾斯等人，2020）（尼科爾斯和媽媽，2019）

　　其他CUAV解決方案使用彈幕干擾器，在整個頻段上傳播功率。這需要高輸出功率，并破壞頻段內的所有有源傳輸，而不僅僅是無人機的控制信號。

　　除了檢測和干擾無人機外，CUAV系統還應提供測向信息：操作員從RC上行鏈路信號方向的方向和無人機從遙測或視頻下行信號的方向。

　　對于無人機檢測，CUAV接收器處接收到的RC信號強度必須等于或大于接收器（Rx）靈敏度或最小信噪比（SNR），即最小電平。SNR取決于實際的RF環境，并且不斷變化。例如，雜亂的RF環境會縮小檢測范圍。要對無人機類型進行分類，CUAV 接收器必須接收最低 Rx 電平。此最低電平特定于無人機的類型，取決于 RC 信號的 FHSS 調制和探測器感知的整體噪聲。圖11.11顯示了噪聲最小的環境中的最大檢測范圍。在城市等電磁噪聲環境中，檢測范圍會大大縮?。ㄒ妶D11.12）。（梅瑟，2021）

　　當無人機接收器處的 RC 信號強度大于最小 Rx 電平時，無人機是可控的。如果還存在干擾信號并且大于無人機的RC信號功率（當干擾信號比（JSR）≥0 dB時，則飛行員通常不再能夠控制無人機。但是，這取決于遙控器的編碼方案（見圖11.13）。JSR 越大，CUAV 禁用無人機的可能性就越高。

　　圖 11.14 顯示了使用符合 CE 標準的遙控無人機進行的干擾測試，上行鏈路在 2.4 GHz 頻段。干擾器使用功率放大器連接到羅德與施瓦茨UHF全向天線，電纜為10米。評估了2021種類型的干擾信號：彈幕干擾、無時間光柵檢測器的智能干擾和時間光柵檢測器的智能干擾。該圖顯示了三種場景下的干擾比與放大器輸出功率的關系，表明智能干擾比彈幕干擾更有效。（梅瑟，《》）

　　CUAV制造商經常聲稱距離遠和精確的干擾距離;然而，這些數字并不準確。干擾范圍將取決于干擾器信號強度與無人機（即JSR）的RC上行鏈路信號強度之比。（尼科爾斯等人，2020）在現實條件下，現場試驗一再表明CUAV系統供應商的續航里程主張往往無法驗證。具有諷刺意味的是，聲稱射程相對較短（例如 2 公里）的系統的性能通常與聲稱射程較長（例如 15 公里）的系統相似。什么是實際檢測范圍？在某些情況下，系統將實現非常長的檢測范圍，通常是CUAV系統技術規格中顯示的值。然而，這些“最佳情況”并不代表典型農村或城市部署的表現。環境條件（如RF噪聲或接地的相對介電常數）會影響檢測和干擾范圍。環境不斷變化，測量的檢測和干擾范圍通常會隨著每次測量而變化。（尼科爾斯等人，2020）（梅瑟，2021）

　　為了實現超長的探測距離，CUAV系統的Rx天線應升高，CUAV Rx天線與RC Tx天線之間的地形應具有較低的相對介電常數，例如0°C水溫下的淡水湖。第一、第二和第三菲涅耳區應無障礙，射頻環境應具有低噪聲 - 熱和其他發射器。RC信號頻率應在低頻段，信號應具有較高的輸出功率，天線電纜應較短。選擇方向性較高的天線將增加天線增益。（梅瑟，2021）

　　部署 CUAV 系統

　　由于CUAV系統取決于應用環境，因此它們必須適應每種情況，以實現最佳的檢測和干擾范圍。制造商公布的距離范圍僅指示如何針對應用優化CUAV系統。（梅瑟，2021）（尼科爾斯和媽媽，2019）

　　在優化條件下，R&S ARDRONIS CUAV 系統可以檢測到 7 公里的 RC 信號。由于SNR較低、天線位置未優化和其他因素，在城市或農村環境中測量的檢測范圍較短。表11.1顯示了ARDRONIS系統中的幾種環境和典型范圍，可以檢測2.4 GHz的CE兼容RC輸出信號，比較了城市，農村和低噪聲環境與無人機和CUAV之間的LOS和非LOS。R&S ARDRONIS系統使用寬帶智能激勵器來干擾遙控傳輸，使用與檢測到的無人機信號類型匹配的FHSS信號。其干擾范圍將取決于遙控器的輸出功率和系統的檢測范圍（見表 11.2）。（梅瑟，2021）

　　確定特定應用可接受的檢測和干擾范圍取決于以下注意事項：

　　從檢測到反應需要多長時間？越早檢測到無人機，反應時間就越長。

　　檢測到無人機后，需要采取什么行動？激活干擾器非常快。但是，與安全人員一起尋找和逮捕飛行員將花費更多時間。

　　所需的預警時間越長，短距離探測和干擾就越重要。（梅瑟，2021）

　　結論

　　從爆米花到人群控制，從飛機探測到CUAV，微波在現代社會的每個領域都發揮著重要作用，包括其功能和保護或破壞。所有CUAV系統都受物理定律的約束。檢測范圍由RC和CUAV系統的相對位置，RC的發射功率以及物理和RF環境決定。干擾范圍由無人機和 CUAV 系統的相對位置、干擾器的發射功率以及環境決定。所需的檢測和干擾范圍取決于CUAV系統的應用場景。在定義和部署CUAV系統之前，必須對每種方案進行適當的規劃。（梅瑟，2021）

　　編輯：黃飛