本实用新型涉及一种拦截违法、违章汽车的装置,也涉及到微波装置在 交通领域中的应用。 背景技术
目前,我国的交通、公安等执法部
门针对车辆的肇事逃逸、冲关或其他 违法犯罪行为时, 一般靠人工设置路障、拦截器等方式,这些方式不但危险 性较大,且实际的拦截效果也不是很理想。微波是一种高频
电磁波,
波长范围在0.01mm〜lm之间,它可用特殊天线汇聚成方向性强、
能量高的波
束,能在空中以光速直线传播,作用距离远。
实用新型内容
本实用新型需解决的技术问题是:针对现有的汽车拦截装置危险性高、 拦截效果不理想的不足,而提供一种利用
微波能量远距离拦截逃逸的汽车, 实现一发射即可击中目标的装置。
本实用新型所采用的技术方案:该智能微波远距离汽车拦截系统包括高 功率脉冲源、强流
电子束发生器、高功率微波源、定向
辐射天线,高功率脉 冲源的输出端接强流电子束发生器的输入端,强流电子束发生器的输出端接 高功率微波源的输入端,高功率微波源的输出端接定向辐射天线的输入端, 定向辐射天线输出的能量射向需拦截的目标。
该系统的工作
频率为30MHz—3GHz。
该系统的高功率脉冲源以汽车发
电机输出的直流电作为电源。高功率脉冲源可选用下列产品中的一种:Marx发生器、Tesla
变压器、
磁流体发电机、磁通压縮发生器。
强流电子束发生器可选用下列产品中的一种:射频
加速器、感应加速器、 强流脉冲加速器。
高功率微波源可选用下列产品中的一种:"0"型器件、
正交场器件、空
间电荷型器件。
本实用新型的有益效果:本系统可采用汽车发电机输出的直流电作为初
级能,经过高功率脉冲源后,能产生持续40-100纳秒的脉冲,这些脉冲经 过强流电子束发生器可放大至320千伏特,最大可达640千伏特,强流电子 束发生器可对大量能量进行"调节",将其压縮到更高的功率,以便能提供 极高
峰值功率和低占空系数的脉冲功率能流;脉冲功率能流进入高功率微波 源内,与电
磁场相互作用,将能量交给场,产生高功率的微波;这种微波经 低衰减的定向发射天线变成高功率微波束以光速发射到车辆内,在不伤害人 员的情况下使车辆的电子系统失效从而达到拦截的目的。
附图说明
图l是本系统连接关系
框图。 具体实施方式
本智能微波远距离汽车拦截系统包括高功率脉冲源1、强流电子束发生 器2、高功率微波源3、定向辐射天线4。高功率脉冲源1的输出端接强流 电子束发生器2的输入端,强流电子束发生器2的输出端接高功率微波源3 的输入端,高功率微波源3的输出端接定向辐射天线4的输入端,定向辐射 天线4输出的能量射向需拦截的目标。本系统的工作原理就像近距离的雷电,极强的电磁脉冲通过"前通道" 和"后通道"两个途径进入汽车里的电子设备中。"前通道"是指汽车对外 开放的通道(如天线),强电磁脉冲被直接导向汽车电子设备,而使其工作 性能降低或完全失效,"后通道"是指汽车的小孔或缝隙等,产生的场分布 在整个目标内部,系统通过高能微波源产生微波,经高增益天线定向辐射把 微波能量汇聚在窄波束内,以高强度照射汽车,当进入汽车的功率较低时, 电磁能被接收后转
化成较高
电压或较大
电流,由此引起结点、部件或回路间 损伤,导致
电路出现干扰,不能正常工作,当脉冲高电压、大电流进入汽车 系统时,电路像电涌一样烧毁器件、电路,干扰和破坏汽车的控制电子设备, 系统对于汽车的各种依靠电
信号工作的电子设备主要是通过微波的热效应 进行破坏,以高速电子流使汽车电子系统中灵敏的
半导体器件失效或损坏, 因为半导体的接点很少,要求其
散热时间约为1微秒左右,当高功率微波 的瞬时脉冲在电路中激起高脉冲,使半导体器件来不及散去热量而导致失效
或者被烧毁。用0. 01〜1微瓦/平方厘米的弱微波能量,就可以干扰汽车相 应频段通信设备的正常工作,用10〜100瓦/平方厘米的强微波辐射形成的
瞬变
电磁场,可使金属目标表面产生感应电流与电荷,通过天线、
导线和各 种开口或缝隙,进入汽车内部,破坏汽车里的各种敏感元件如
传感器、电子
元器件,电子
控制器等;此外, 一般来说,集成电路制造中会出现寄生晶体 管,于是会形成PNPN , NPNP
开关结构,微波辐射在寄生
PN结上引起的 瞬时
偏压及辐射电离和加热效应引起的载流子的增加都能够触发这类开关。 当这类开关被触发后,器件就发生闩
锁(半导体器件不再响应输入的状态, 此时半导体不能正常工作,并且有可能损坏),半导体器件在短脉冲的作用下还会发生热第二次击穿,热第二次击穿是在PN结区受到微波辐射加热的 情况下出现的,它取决于脉冲宽度和
平均功率。这样就使汽车里的设备系统 丧失其功效,从而达到拦截的目的。
系统以汽车发电机输出的直流电作为电源,产生持续40纳秒的能量脉 冲束,这些脉冲经发生器可放大至320千伏特,然后用由一对耦合传输线和 一些
火花间隙开关构成的
振荡器将放大的直流电转换成微波,微波功率可由 控制电路
自动调节,最后由一个特别设计的天线将微波能量波束发射出去, 指向目标车辆。该系统的峰值输出功率可达500MW,在100赫兹频率的单次 发射平均功率则为IO千瓦,每个辐射脉冲可持续约50纳秒, 一个单脉冲在 15米的距离内产生的总能量输出可达100焦
耳,对作用目标的效果取决于 初级功率源的功率大小、高功率微波源的输出功率、发射天线的增益和目标 与微波源的距离,对人的影响控制在照射在人身上的功率通量0.5W/cm2以 下,而功率通量0.01-1 W/cm2时,可使汽车电子设备性能降低或失效,使 小型计算机的芯片失效或烧毁,从而达到拦截的目的。
微波远距离拦截汽车系统可以应用在警车、海岸巡逻艇或直升飞机里, 将大大縮短警车追捕逃犯的时间。只要被微波束照射,逃犯的汽车就会逐渐 停住,因为微波能阻断维持汽车正常运行的电路,这种系统能使汽车的电子 控制
微处理器,即控制着汽车一个或者多个汽车次系统的
电子控制单元(ECU) 失灵。新式汽车的电子单元能达到70个以上。该拦截系统可以使汽车停止 运行,避免在追捕过程中经常遇到的严重危险情况,防止对逃犯、警察,甚 至路人造成伤害。警察只需用微波束照射逃犯的汽车,根本不用动武,就可 使之就范,拦截系统利用电子脉冲干扰汽车的某些部件,这种系统不会对人体产生任何
副作用,也不会对被照射汽车周围的仪器造成影响,例如手机或
笔记本电脑。该系统能够完成多项关键任务:首先,可以划定一个逃犯的汽 车无法逾越的界限。其次,可以在车道纵横的市区、郊区、检查站、高速路 等拦截汽车。第三,在远海海域封锁可疑船只的
能源供给。最后,能够全天 候运行,完全不受天气情况的影响。
下面列举一些在实验和设计过程中微波对集成电路、各种电子器材、计 算机及军用设备等的毁伤
阈值。
电磁脉冲对各种电子器材的影响
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对军用设备干扰破坏所需功率密度table see original document page 8
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