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栾崇彪，袁建强，肖龙飞，刘宏伟，耿力东，何泱,
杨 杰，孙逊，李阳凡，徐现刚
（中国工程物理研究院 流体物理研究所，山东大学 新一代半导体材料研究院）
（第一作者：栾崇彪，luanchongbiao@163.com；通信作者：袁建强，j.q.yuan@163.com）
研究背景
低空经济是以各种有人驾驶和无人驾驶航空器的各类低空飞行活动为牵引，辐射带动相关领域融合发展的综合性经济形态。2025年政府工作报告指出“推进商业航天、低空经济、深海科技等新兴产业安全健康发展”。可见，安全是低空经济健康、可持续发展的前提和基础，低空安防的重要性日益凸显。构建低空安防框架是一项具有长期性的系统工程。尽管低空经济产业正处于起步阶段，但通过技术、管理、法规、标准等手段，积极应对飞行器自身安全、航路安全、飞行冲突、非合作无人机介入等带来的威胁已是当务之急。高功率微波是应对非合作无人机安全威胁的重要手段之一，典型系统如美国的Phaser、Thor、Leonidas、MORFIUS等。作为高功率电磁脉冲的一种，超宽谱高功率微波可通过“前门”或“后门”耦合攻击非合作无人机的电子信息系统，造成干扰、扰乱、损伤、烧毁等影响。
研究进展
针对不同低空安防场景，为了提升超宽谱高功率微波这种处置技术的适用性，我们提出了一种片上高功率微波（HPM on wafer）新思路，将半导体晶圆作为介质材料，通过电极图形实现“储能电容-光控半导体开关-天线”片上一体化集成，产生并发射超宽谱高功率微波；片上高功率微波基本单元的核心为光控高功率半导体开关器件。目前，在储能电容与光控高功率半导体开关集成基础上，进一步实现了高功率微波天线集成。图1为片上高功率微波基本单元，尺寸为直径0.15m、厚度0.5mm，重量仅百g量级。
图1 片上高功率微波单元
实验结果表明：单个厚度0.5 mm、直径0.15 m的片上高功率微波基本单元实现了辐射因子20 kV的超宽谱高功率微波输出，如图2所示。基于集成化片上高功率微波系统基本单元，对10 m处的消费级无人机造成了通信链路切断及飞行失控的效果。因此，对片上高功率微波基本单元进行排列组合，可模块化扩展成不同规模的超宽谱高功率微波系统，以满足在不同平台实现预定的打击效果。
图2 7 m处片上高功率微波单元辐射场波形
未来展望
在低空安防场景中高功率微波反无人机是一个复杂的问题，需要在整个安全框架下予以仔细考量。尽管如此，我们提出的可扩展片上超宽谱高功率微波系统具备独特技术优势，可灵活组合部署，未来可在低空安防整体框架下发挥重要作用。
该研究成果作为封面文章以研究快报形式发表于《强激光与粒子束》2025年第12期，doi: 10.11884/HPLPB202537.250338。
