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2 無人機電磁防護技術
根據國外公開資料，無論是從電磁干擾源、電磁脈沖武器的發展，還是利用無人機投放電磁脈沖彈來看，他國 已在無人機的研制過程中廣泛開展電磁環境適應性驗證，但采用的電磁防護技術鮮有報道。在實際針對無人機射 頻前端進行強電磁脈沖試驗的過程中發現，他國無人機的射頻前端開展了抗干擾和抗燒毀雙重設計，不單采取了 對信息層面的抗干擾防護設計，也開展了針對強電磁脈沖的能量型防護設計，這說明無論從效應機理還是試驗方 法、作戰性能評估等方面均已達到了較為成熟的應用程度。我國無人機射頻前端抗干擾和抗燒毀設計注重信號 層面濾波，濾波參數如插入損耗、濾波陡度進一步精細化設計將顯著提升抗干擾能力。存在部分射頻前端尚未開 展抗燒毀設計，針對有意電子攻擊、強電磁脈沖攻擊的防護能力不足，復雜電磁環境下無人機整體電磁防護性能 有較大提升空間。
無人機電子化、智能化程度越高，對系統抗干擾、抗毀傷的要求也越高。當然，抗電磁干擾、電磁防護加固手 段多種多樣，目前無人機在生產定型時，電磁兼容性、電磁環境效應考核得到貫徹，智能化防護思想納入設計階段 取得初步突破。為應對越來越準確化、精細化的干擾體制，出現了智能化天線、多陣元天線、靈巧抗干擾、基于頻 譜感知與認知的抗干擾、自適應決策控制的無人機自主平臺等，這方面中電五十四所、中電十所等均做出了突出 貢獻。以往出于對電子器件保護、防靜電保護的設計思想，轉變為應對高功率微波等電磁脈沖武器而進行綜合一 體化智能防護的設計思想。對射頻前端進行強場連續波與強電磁脈沖常規抗燒毀設計成為主流，耐受脈沖峰值功 率 4 kW 以上的防護器件得以應用，動態可重構防護陣列，綜合射頻前端超寬頻強場一體化防護，智能防護材料等 進一步提升無人機惡劣電磁環境生存與適應能力。在此領域，陸軍工程大學電磁環境效應實驗室具有相當的研究 經驗，不單研制出了綜合射頻前端超寬頻一體化防護模塊樣件，還發展了智能防護材料、電磁防護仿生等新興交 叉學科。國防科技大學在電磁防護領域也具有一定的技術優勢，在強場防護方面做出了貢獻。
2.1 無人機傳輸端口的能量型電磁防護
要保證無人機系統正常飛行，首要是應保證其硬件系統 不損傷，為此能量型防護是無人機系統電磁防護設計的必須 步驟。美國要求國家重大基礎設施均應能承受強電磁脈沖 攻擊，必須加裝應對強電磁脈沖輻射的防護模塊，目前已完 成了電子器件和集成電路的電磁脈沖加固測試，研制了面向 線纜和射頻端口的強電磁脈沖防護模組，相關產品已面向設 備和系統全面鋪開。圖 6 為美軍早期加裝的部分強電磁脈 沖防護加固模組[11-15]。
近幾年，針對射頻前端的電磁防護技術不斷突破，例如MACOM，Skyworks，Qorvo 等公司提供全系列的射頻和微波限幅產品，分類滿足射頻前端的防護需求。其中 MACOM 公司的 MADL-011014 高功率限幅器，能夠承受 100 W 連續波輸入功率，320 W 脈沖輸入功率，響應速度小于 1 ns，1~2 GHz 頻率范圍內插入損耗小于 0.6 dB，這一防護芯 片廣泛應用于 L 波段射頻前端防護。此外，還有一系列可應用于電源線、數據端口、控制端口等的防護模塊。國 內外典型防護產品性能如表 1 所示[11,15]。
對能量型防護，電磁屏蔽、終端保護裝置和濾波、接地處理、合理選擇工作頻率、合理配置線路和電纜等設計 方法開始貫穿防護設計始終。同時，越來越多的射頻前端收發通道共用，多任務多角色切換并具有超寬頻帶，這對 超寬頻射頻前端強場一體化防護提出了新挑戰。目前為解決射頻前端功能復用對強電磁脈沖防護等級要求不同 的問題，多個研究團隊提出了動態防護結構設計方法，解決防護結構可重構、動態化設計難題。實驗室的研制水 平達到了分 3 個頻段覆蓋綜合射頻前端 1.5 MHz~18 GHz 工作范圍，高功率微波、核電磁脈沖、雷電電磁脈沖的 一體化防護能力。
Fig. 6 Part of the strong electromagnetic pulse protection and reinforcement module installed by the US Army
圖 6 美軍加裝的部分強電磁脈沖防護加固模組
2.2 無人機系統智能化抗干擾設計
在無人機系統信息型防護層面上，傳統抗干擾方法是無人機系統的防護設計基礎，但這些方法均處于被動模 式，缺乏電磁威脅感知能力，不能主動地識別外界電磁干擾，有效地進行電磁威脅預警，提供人工判決或自適應輔 助決策[1]。為此，無人機自主智能所涉及的環境感知、數據融合、自主決策等關鍵技術正成為研究熱點。從電磁環 境效應的角度，無人機能夠自主感知周圍的電磁環境威脅是開展智能決策的前提和依據。通過在無人機機載端攜 帶類似于“頻譜儀”“多通道接收機”的模式，再輔助“智能天線”加以配合，即可識別外界電磁干擾的頻率、來向、 強度、樣式等，進而評估電磁威脅等級。
