基于无人机GPS接收机干扰容限, 分析了GPS超宽谱强电磁脉冲效应机理, 开展了高重复频率超宽谱电磁脉冲干扰机对典型微型无人机的效应试验, 测试分析了在不同位置、不同高度、不同状态、不同飞行模式下无人机GPS接收机的高重复频率超宽谱电磁脉冲干扰效应。试验结果表明, 高重复频率超宽谱电磁脉冲对无人机GPS、图传系统、下视传感器均有不同程度的干扰作用, 导致无人机无法正常起飞、失控等异常现象, 验证了高重复频率超宽谱电磁脉冲干扰GPS接收机的可行性。

基于全局模型，引入氧负离子解吸附过程，完善了重复频率高功率微波脉冲弛豫模型，理论研究了重复频率高功率微波脉冲大气击穿弛豫过程，数值模拟了不同附着频率、解吸附频率以及初始电子浓度条件下，弛豫过程电子浓度随时间的变化规律。结果表明：弛豫过程电子浓度变化分为快衰减和慢衰减两个阶段；发现氧负离子的引入明显延缓了弛豫过程后期电子的衰减；解吸附频率与附着频率对弛豫过程有着相反的影响，解吸附频率越高，慢衰减阶段的电子浓度越高，快衰减阶段电子浓度变化不明显；附着频率越高，快衰减阶段电子浓度变化越剧烈，慢衰减阶段的电子浓度越低；初始电子浓度越大，慢衰减阶段电子浓度变化越剧烈。

结合电子流体方程与 Maxwell方程组,对单脉冲高功率微波 (HPM)大气击穿过程进行仿真,采用时域有限差分方法 (FDTD)并结合 HPM自生等离子体的特征参数，仿真了不同压强和场强下单脉冲 HPM自生等离子体的参量变化，分析了 HPM频率为 6.4 GHz时，不同场强、压强下的大气击穿时间，并开展了大气击穿实验加以验证。理论分析与实验结果表明，实验与理论分析结果一致，压强与场强的变化对大气击穿时间均有显著影响，原因在于场强和压强对大气击穿种子电子浓度的变化起决定性作用，进而影响大气击穿时间。场强为 kV/cm量级时，大气击穿时间在 10 ns量级，在相同的场强下，随着压强的增大，击穿时间会先减小再增加。相同的大气压强条件下，场强越高，大气击穿时间越短。

综合考虑高功率微波对电子的加速过程以及电子与气体分子的碰撞过程，建立了单一气体与混合气体击穿过程的蒙特卡罗仿真模型，编写了三维蒙特卡罗仿真程序(3D-MCC)。针对单一气体Ar和N2以及混合气体N2/O2展开研究，仿真了气体雪崩击穿电子云形成过程，对比分析了不同气体电子能量分布函数随压强的变化规律。发现了Ar击穿特性受电子能量分布函数影响较大，而N2击穿特性受电子能量分布函数影响较小。通过分析平均电子能量以及电子密度随时间的变化过程，得到了Ar和N2击穿时间，并通过与流体模型计算得到的击穿时间比对分析验证了3D-MCC模型的正确性。在真空腔体内开展了S波段高功率微波大气击穿实验，测量得到了场强为6.38 kV/cm时不同压强下的大气击穿时间。通过在辐射源与真空腔体之间增加聚焦透镜，大大减小了壁效应的影响，并且采用模型仿真得到的大气击穿时间与实验结果吻合较好。

大气击穿是高功率微波(HPM)大气传输研究最主要的内容。一方面高功率微波辐射天线近场以振荡场形式存在，在某些局部点形成场强的峰值分布，导致天线近场击穿、天线口径面介质击穿等一系列复杂的问题；另一方面，随着单台微波源功率的大幅提高和功率合成技术的发展，天线远场区的大气击穿问题越来越突出。如何判别是否存在大气击穿，如何确定判断的依据，都是需要解决的问题。论文提出依据击穿阈值和天线辐射场与高度关系曲线的变化规律进行判断。当HPM初始辐射场小于该区域大气击穿阈值，且上述两条曲线之间存在交点，即说明存在HPM辐射天线未击穿而传输路径近场区或远场区可能满足大气击穿条件的情况，这一现象也在相关实验中得到了证实。

高功率微波大气击穿实验中，入射功率在大气击穿阈值附近，即使外界条件相同，大气击穿可能发生也可能不发生。针对这一问题，基于大气击穿机理，将大气击穿分为首个电子出现在击穿区域和高功率微波电场导致雪崩击穿两个过程。针对第一个过程，建立了改进的电子连续性方程，引入平均电子产生率分析大气击穿发生前电子出现的概率问题；针对第二个过程，建立了高功率微波大气雪崩击穿概率模型。综合两个过程，建立了高功率微波大气击穿概率模型，仿真了不同压强条件下大气击穿的概率，并与相关实验数据进行了比对，仿真结论与实验数据吻合较好。

应用蒙特卡罗方法实现了粗糙海面的仿真与模拟，建立了基于双积分方程的高功率微波（HPM）近海面传输特性矩量法计算模型。模型采用光滑窗函数对均匀平面波进行调制，把均匀平面波入射调制为锥形波，消除了粗糙海面突然被截断而引起的边缘效应的影响；重新推导了锥形波入射下的基尔霍夫近似公式，并在满足基尔霍夫近似的条件下，通过对比分析，验证了模型的正确性；采用模型计算分析了不同海面几何参数和海水媒质参数对HPM近海面传输系数的影响。结果表明：粗糙海面的均方根高度对HPM传输系数影响明显，均方根高度越大，传输系数越小，能量分布越均匀；另外随着海水介电常数实部和虚部的增加，传输系数均有所增加，并且实部的影响更明显。

采用时域有限差分方法仿真分析了高功率微波在丛林地貌传输的双站散射特性，得到了不同入射角度下的双站散射规律，对比分析了利用数值和解析两种方法得到的丛林散射系数与掠射角关系。理论分析和数值计算结果表明：散射系数曲线存在布儒斯特角，且地貌电参数越大，布儒斯特角越小；掠射角小于布儒斯特角时，散射系数随掠射角的增大而减小；掠射角大于布儒斯特角时，散射系数随掠射角的增大而增大。水平面情况下的不同丛林类型双站散射系数变化趋势一致；对于介电常数相对较大的丛林地貌类型，通过镜面反射方向时域有限差分方法得到的半功率波瓣宽度较宽；同一丛林地貌类型不同均方根高度条件下，均方根高度增大，相干分量变小，非相干分量变大；不同入射角、相同地貌和电参数情况下，散射系数的峰值向对应的镜面反射方向移动。