在自主导航下运行的小型无人航空系统的扩散，催生了对能够免疫于传统射频干扰的非动能压制手段的迫切需求。本文提出了一个全面的多物理场仿真框架，用于设计和评估一个工作频率为2.45 GHz的高功率微波反无人机系统。该框架集成了电磁传播建模、天线方向图分析、电磁耦合到无屏蔽无人机线缆的仿真，以及一个根据已发表的CMOS闩锁阈值校准的、基于S型函数的半导体损伤概率模型。一个包含发射机功率、天线指向误差、目标线缆方向、极化失配和元件损伤阈值随机变化的10,000次蒙特卡洛分析，得出了具有95%置信区间的系统级毁伤概率。对于一个基准配置（25 kW连续波功率，60 cm抛物面反射器，增益21.2 dBi），蒙特卡洛仿真预测在20米处的毁伤概率为51.4 ± 1.0%，在40米处则降至13.1 ± 0.7%。在500 kW峰值功率、1%占空比的脉冲工作模式下，可将90%毁伤概率的作用距离从约18米延伸至88米。该框架进一步提供了参数化设计图、符合ICNIRP 2020指南的安全禁区计算、热管理要求以及波导模式分析。所有仿真代码和结果均已提供，以确保完全可复现性。

小型无人航空系统在商业和军事领域的快速扩散，已形成对传统防空体系架构构成挑战的非对称威胁。现代消费级无人机价格低廉、获取广泛，且越来越多地能够利用预编程GPS/INS航点或视觉导航实现自主操作。在冲突地区，低成本无人机蜂群已展示出压倒常规防御的能力，其中光纤制导型使传统的射频干扰完全失效。

反无人机技术大体可分为动能和非动能两大类。动能解决方案受限于有限的弹药基数、高单次交战成本以及附带损伤风险。射频干扰虽然成本效益高，但对于不依赖通信链路的自主无人机存在根本性局限。高能激光系统可提供精确交战，但需要持续驻留时间、良好的大气条件，且一次只能攻击一个目标。

高功率微波定向能武器提供了一个引人注目的替代方案，其通过传递电磁能量直接耦合到机载电子电路中，引发半导体失效，且不依赖于无人机的软件架构或通信协议。与干扰不同，高功率微波造成的是物理层毁伤：MOSFET栅极氧化层的不可逆损坏、CMOS寄生晶闸管闩锁的触发以及集成电路结的热烧毁。近期高功率微波反无人机系统的作战部署——特别是Epirus公司的“利奥尼达斯”系统在2024年野外测试中对抗49架无人机蜂群取得了100%的成功率，以及雷神公司的“相位器”系统——已在系统层面验证了该技术。

尽管取得了这些进展，公开文献仍缺乏一个全面的、可复现的仿真框架，能够将所有相关物理过程——从射频源特性、电磁传播、与目标线缆的耦合，到概率性的半导体损伤——集成到一个统一的设计工具中。先前的工作已涉及各个独立方面，但尚无先前的研究将这些要素综合成一个专门针对反无人机应用、并包含随机不确定性量化的参数化设计框架。

本文通过开发一个用于高功率微波反无人机系统设计和性能评估的多物理场仿真框架，来填补这一空白。主要贡献如下：

1. 一个统一的分析模型，将射频源参数、天线设计、自由空间传播以及与无屏蔽无人机线缆的电磁耦合联系起来，以预测目标电子子系统感应的电场和电压。
2. 一个针对无人机五个电子子系统的、可解析的S型损伤概率模型，其参数来源于已发表的实验数据。
3. 一个包含10,000次试验的蒙特卡洛分析，用于传递发射机功率、天线指向、目标方向、线缆几何形状和元件脆弱性的不确定性，从而产生带有置信区间的系统级毁伤概率。
4. 参数化设计图以及符合ICNIRP 2020指南的安全合规性分析。
5. 完整发布所有仿真源代码以确保可复现性。

本文其余部分的结构安排如下。第2节介绍了系统架构和数学模型。第3节描述了仿真框架及其实现。第4节展示了仿真结果，包括参数化分析、蒙特卡洛不确定性量化以及安全区计算。第5节讨论了相关影响、局限性以及与已部署系统的比较。第6节为结论。