超导技术在军事上的应用.doc

超导技术在军事上的应用无论是利用较早出现的低温超导材料还是利用新出现的高温超导材料,超导技术在军用和民用产品上都有着广阔的应用前景,它可以被应用到许多重要的电子装置和大功率装置上。在军事方面,超导技术将用于弹道导弹潜艇、弹道导弹防御系统、反装甲作战武器、先进空面导弹和反潜武器等许多重要的军事系统上。下面介绍这项技术在电子技术和大功率装置领域的应用。电子技术军事和空间系统对电子装置、器件和系统的要求是相当高的在这样一个领域里,超导电子技术会对传感器、信号处理及数据处理系统产生重大影响,这是因为超导体有几个独特的特性,从而使以下几项技术的实现有了可能:——超低损失/耗散传输线和滤波器技术;——高速、低噪声、低功率约瑟夫逊隧道结有源装置;——用于磁及电磁感应的超导量子***件(SQUID);——用于模拟(微波和毫米波)和数字式器件的单片集成电路。更为独特的是,对于超导体来说,超高速、低噪声和低功率可以同时实现。红外传感器超导对红外传感器技术的主要影响是降低了冷却大型焦面阵内的信号处理和数据提取器件所需的功率。这样,灵敏度和探测范围更大的大型凝视焦面阵就可以实现。超导体还可以改善较长波长下的探测能力、空间分辨率大型焦面阵的工艺性。未来的天基红外焦面阵传感器将采用大型探测器阵、电子多路传输线路和一条连接低温恒温器和环境温度电子装置的数据线。由于对探测器的需求数量很大,这些传感器的信号处理就成了一个关键性的技术难题。互补型金属氧化物晶体管模/数转换器要消耗几千瓦的功率。性能相同的低温超导模/数转换器在被冷却到10K的红外探测器工作温度时可把所需功率降低90%。低温超导模/数转换器可显著地降低冷却功耗,并使系统的重量和尺寸大大减小。开发利用高温超导模/数转换器技术需要解决这种新材料系统中的有源装置的研制间题。这种装置对于在较高温度下工作的、半导体的或超导的红外探测器来说都是重要的(如对于工作温度为77K的啼锅***探测器)。问题的关键是如何利用能在探测器工作温度下工作的低功率模/数转换器。目前人们预计超导模/数转换器芯片上的功率耗散将与温度成线性关系,但冷却功耗的减少足以补偿信号处理所需功率的增加。一些非常大的红外成像阵也许只有使用超导模/数转换器才能行得通。、低功率单片接收器将增大探测器的探测范围和分辨率。这些改进对于空间监视和通信来说尤为重要。超导体用于地球和海洋成像不仅可以降低噪声,而且还可以实现多波段毫米波成像阵列,而常规探测器焦面阵则不适于工作在毫米波段。这些毫米波阵列可能会具有全天候能力以及可见光和红外系统所不具备的对云雾和烟尘的穿透能力,还可能具有更高的空间和多普勒分辨率及探测辐射特征很低的目标的能力。多元毫米波焦面阵还将提高与阵元数量成正比的信号收集效率。在背景噪声较小的空间通信线路中,接收器噪声特性的改善可使探测范围增大,可降低功率要求以便使用固态发送器,并可减小天线的尺寸和重量。这些特性将提高系统的使用寿命、自主性和安全性。高温超导技术可能会提高甚宽波段通信系统的可行性。这项技术将对相控阵卫星天线的轻质无源微波/毫米波器件和高性能的毫米波集成电路器件(如振荡器)的研制起到重大推动作用。,在超高频和超高频以下频率使用