在討論強(qiáng)電磁環(huán)境效應(yīng)時(shí)，電磁脈沖和高功率微波是兩種重要的強(qiáng)電磁形式，在試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中也對應(yīng)不同的測試方法，但在文獻(xiàn)及相關(guān)討論中，經(jīng)常出現(xiàn)“高功率微波脈沖”、“高功率電磁脈沖”等近似的概念，似乎電磁脈沖也有高功率的，而高功率微波也有脈沖形式，到底這兩者有何異同，本文專門作一下梳理和分辨。

1 定義不同

電磁脈沖（Electromagnetic Pulses，EMP）是電磁波的一種表現(xiàn)形式，是一種瞬變電磁現(xiàn)象，泛指雷擊產(chǎn)生的電磁脈沖、開關(guān)產(chǎn)生的電磁脈沖或高空核爆及電磁脈沖炸彈產(chǎn)生的電磁脈沖。

高功率微波（High-Power Microwave，HPM）按照GJB8848中的定義，是指頻率在300MHz~300GHz、脈沖功率在100MW以上（一般大于1GW）或平均功率大于1MW的強(qiáng)電磁輻射。

有時(shí)候還會在文獻(xiàn)中看到“高功率電磁脈沖”，高功率電磁脈沖是在實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生的一種具有短脈沖寬度、快脈沖前沿、大輻射功率的超寬帶相對論型微波輻射脈沖，用以在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下模擬核爆產(chǎn)生的電磁輻射脈沖。

2 波形不同

EMP信號波形： EMP信號通常具有極短的上升時(shí)間和下降時(shí)間，典型持續(xù)時(shí)間為納秒到微秒級別。它們可以是單個(gè)脈沖或連續(xù)脈沖。單個(gè)脈沖EMP通常具有快速上升時(shí)間，峰值功率較高，并在短時(shí)間內(nèi)衰減。連續(xù)脈沖EMP由多個(gè)脈沖組成，脈沖之間存在較短的間隔。EMP的波形特征取決于其產(chǎn)生機(jī)制。例如，核爆炸引起的EMP波形通常呈現(xiàn)類似于快速上升的脈沖形狀，而閃電產(chǎn)生的EMP波形則具有更復(fù)雜的特征。

HPM信號波形： HPM信號通常具有相對較長的持續(xù)時(shí)間，通常在納秒到毫秒級別。它們可以是單個(gè)脈沖或連續(xù)脈沖。單個(gè)脈沖HPM的上升時(shí)間相對較慢，峰值功率較低，并在較長的時(shí)間內(nèi)衰減。連續(xù)脈沖HPM由多個(gè)脈沖組成，脈沖之間存在較短的間隔。HPM的波形特征與其發(fā)生器和傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有關(guān)。它們通常是經(jīng)過精心調(diào)制和放大的高功率微波信號。

3 頻率范圍不同

圖1中的標(biāo)準(zhǔn)電磁脈沖波形96 %的能量分布在100k~100MHz范圍內(nèi)，當(dāng)前國際上較為先進(jìn)的電磁脈沖發(fā)生裝置可產(chǎn)生的脈沖上升前沿為75~300ps，輻射頻率可以覆蓋100 MHz~6 GHz。

高功率微波的頻段，按照GJB8848中的定義為300MHz~300GHz，相對于電磁脈沖頻率更高。

4 產(chǎn)生裝置不同

EMP裝置的原理主要涉及電磁脈沖的產(chǎn)生。原始的EMP通常通過三種方式產(chǎn)生：核爆炸、閃電放電和高功率雷達(dá)。在核爆炸中，EMP由核爆炸釋放的電磁輻射產(chǎn)生。在閃電放電中，大氣中的電荷分離導(dǎo)致放電電流和電磁脈沖的產(chǎn)生。而高功率雷達(dá)則通過發(fā)射和輻射高功率的脈沖信號來產(chǎn)生EMP。為了模擬核電磁脈沖，開展地面試驗(yàn)的裝置如下圖所示。

HPM裝置的原理主要涉及高功率微波的產(chǎn)生和輻射。HPM裝置通常包括一個(gè)高功率微波發(fā)生器，通過電能轉(zhuǎn)換為微波能量。發(fā)生器可以采用脈沖功率放大器、磁控管放大器等技術(shù)來產(chǎn)生高功率的微波信號。然后，這些高功率微波信號通過天線或波導(dǎo)進(jìn)行輻射。

5 防護(hù)措施不同

電磁脈沖（EMP）和高功率微波（HPM）的防護(hù)措施存在一些相同點(diǎn)和不同點(diǎn)。以下是它們之間的一些主要相同點(diǎn)和不同點(diǎn)：

相同點(diǎn)：

1）屏蔽：無論是EMP還是HPM，屏蔽是防護(hù)的基本措施之一。屏蔽材料可以用于限制電磁波的進(jìn)入或傳播，并降低其對設(shè)備和系統(tǒng)的影響。金屬屏蔽、導(dǎo)電涂層和屏蔽房間等方法都可以用于EMP和HPM的防護(hù)。

2）濾波和抑制：EMP和HPM的防護(hù)中常常使用濾波器和抑制器來減少電磁波的干擾。這些設(shè)備可以濾除或削弱特定頻段或頻率范圍的信號，以保護(hù)敏感設(shè)備免受EMP和HPM的影響。

3）接地：良好的接地系統(tǒng)對于EMP和HPM的防護(hù)都很重要。有效的接地可以分散或吸收電磁能量，減輕對設(shè)備的影響，并提供一條安全的路徑來釋放靜電和電荷。

不同點(diǎn)：

1）頻率范圍不同，對應(yīng)防護(hù)器件的頻率選擇不一樣。

2）能量耦合方式：EMP和HPM的能量耦合方式不同。EMP通過電磁脈沖的電場和磁場的能量耦合進(jìn)入設(shè)備和系統(tǒng)中，對電路和設(shè)備造成影響。而HPM主要通過高功率微波輻射的能量耦合（前門耦合）進(jìn)入設(shè)備和系統(tǒng)中，對電子器件和系統(tǒng)產(chǎn)生影響。

3）引起的損害類型：EMP和HPM可能導(dǎo)致不同類型的損害。EMP常常會引起瞬態(tài)過電壓、電弧擊穿和電路元件損壞等問題。而HPM主要會引起設(shè)備和系統(tǒng)中的高功率微波能量吸收和電磁輻射效應(yīng)，可能導(dǎo)致電路損壞、故障或數(shù)據(jù)丟失。

4）高功率微波防護(hù)通常需要使用限幅器，限幅器（Limiter）是一種用于限制電磁波幅度的裝置。在HPM防護(hù)中，限幅器可以用來限制高功率微波脈沖的幅度，以防止其超過設(shè)備和系統(tǒng)的耐受水平。限幅器可以接收到來自HPM源的高功率微波信號，并通過調(diào)節(jié)其非線性特性來限制信號的幅度。這樣可以防止高功率微波對設(shè)備和系統(tǒng)產(chǎn)生過大的影響，從而保護(hù)其正常運(yùn)行。而EMP的防護(hù)主要集中在屏蔽、過濾、抑制和接地等方面，以限制其進(jìn)入設(shè)備和系統(tǒng)，通常不需要限幅器。

審核編輯：劉清