固定臺站對移動臺站短波通信的電磁防護技術探究

郭蓓蓓,程彥杰,毋曉鶴

（中國洛陽電子裝備試驗中心,河南洛陽,471003）

固定臺站對移動臺站短波通信的電磁防護技術探究

郭蓓蓓,程彥杰,毋曉鶴

（中國洛陽電子裝備試驗中心,河南洛陽,471003）

固定臺站對移動臺站的短波通信技術主要應用于各軍事領域。軍用通信設備在現(xiàn)代化戰(zhàn)爭中起著舉足輕重的地位，通信設備的好壞將直接影響軍事指揮系統(tǒng)癱瘓與否。本文主要從短波通信的定義、組成以及短波通信系統(tǒng)的電磁防護等幾個方面進行分析和研究。

短波通信；軍事領域；現(xiàn)代化戰(zhàn)爭；電磁防護

0 引言

固定臺站對移動臺站的短波通信技術在軍事領域中有著極其重要的作用。在現(xiàn)代的戰(zhàn)爭中，通過信息作戰(zhàn)對敵方作戰(zhàn)體系進行綜合打擊，使其指揮系統(tǒng)癱瘓是最新的作戰(zhàn)手段。因而，我們需要不斷改進短波通信系統(tǒng)，充分發(fā)揮其潛能，適應現(xiàn)代戰(zhàn)爭的需要。

1 固定臺站對移動臺站短波通信概述

1.1 短波通信的定義

短波通信是指利用頻率在3MHZ-30MHZ，波長在100m-10m間的電磁波進行的無線電通信方式，通常又稱為高頻無線電通信（HF）。在實際的使用過程中，會將中波高頻段1.5MHZ-3MHZ歸到短波波段中。

1.2 短波通信的主要方式

固定臺站對移動臺站短波通信的主要方式是天波傳播或地波傳播。天波傳播主要利用的是電離層的反射，天線向高空中發(fā)射出電波，通過大氣層中電離層的反射后被接收點接收。天波傳播適合于短波的遠距離通信。地波傳播途徑主要取決于地面的電特性。由于地波傳播的衰耗會因工作頻率的增加而增加，因而適用于近距離通信，如軍用短波和超短波的小型電臺近距離通信。

1.3 短波通信系統(tǒng)的組成

在大型的短波通信固定臺站中，由于發(fā)信機功率較大，避免固定臺站收發(fā)系統(tǒng)間的相互干擾，通常情況采用收發(fā)分離設備，通信系統(tǒng)主要由收信天線場、發(fā)信天線場、集中收信臺、集中發(fā)信臺以及遙控線路組成，如圖1所示。

1.4 固定臺站對移動臺站通信

固定臺站通信網(wǎng)絡是我國軍事通信網(wǎng)的重要組成部分。由于短波通信具有安全性高、覆蓋面廣以及經(jīng)濟型強的特點，即可用于固定臺站，又可用于車載、機載、背負等移動臺站間的通信 。

固定臺站對移動臺站的通信效能主要表現(xiàn)為：

（1）采用固定臺站對移動臺站通信的方式為部隊提供通信保障。進些年，國外的幾場戰(zhàn)爭給我們提供的經(jīng)驗教訓就是：戰(zhàn)時，無線電通信網(wǎng)絡極易受到影響和破壞，單純依靠無線電通信方式是不合理的，因而，需要多種手段并用，建立一個高效能的通信網(wǎng)絡。戰(zhàn)爭爆發(fā)時，通過地下固定臺站和地面移動臺站短波通信相結(jié)合的方式，以地下固定臺站為依托、有線無線相合的方式，保障指揮通信系統(tǒng)的可靠和穩(wěn)定。

（2）采用固定臺站對移動臺站通信的方式可為部隊提供多種

服務和保障。伊拉克戰(zhàn)爭時，美軍通過電磁技術對其通信系統(tǒng)造成干擾，使得指揮系統(tǒng)癱瘓，造成的損失慘重，這使我們意識到要想在未來的戰(zhàn)爭中取得勝利，首先要研究電磁防護技術，防止電磁干擾；其次，由于固定臺站建設較隱蔽，可在此處存放戰(zhàn)時通信設備以及消耗器材等；最后，在距離較遠、通信質(zhì)量不好的地區(qū)，可通過移動臺站為其提供轉(zhuǎn)信服務，從而保證固定臺站和移動臺站的供應服務和轉(zhuǎn)信服務，增加戰(zhàn)時通信能力。

2 短波通信系統(tǒng)的電磁防護

2.1 電磁防護的定義

電磁防護是為了抵御敵方對我方所實施的電磁攻擊，保證我方電子設備效能完整所采取的措施和行動。實施電磁防護的主要做法：一是，反電子偵查。防止我方信息系統(tǒng)的電磁信號被敵方獲取，或使敵方無法從我方獲得有用信息。二是，抗電磁干擾。采取各種技術手段，最大限度的削弱、消除敵方對我方的電磁攻擊，保證我方通信設備運行暢通。三是防病毒污染。防止計算機病毒導致的計算機系統(tǒng)癱瘓。本文主要研究的是抗電磁干擾技術。

2.2 電磁防護的新方法

電磁脈沖武器攻擊成功的關鍵是“耦合”。電磁脈沖武器通過將電磁脈沖耦合到攻擊目標，才可對其進行有效破壞。通常情況下，最基本也是最重要的防電磁干擾手段是接地，通過接地的方式將電子設備與大地相連，從而建立起一條低阻抗的路徑，進而可有效避免外界電磁場影響。除此之外，還有以下幾種電磁防護方法：

（1）合理配置線路、設立屏蔽。合理配置線路是實施電磁防護的重要手段。在建設固定臺站時，不同電平的線路分開敷設、元器件和電路間連線簡短、關鍵元件電路加屏蔽等措施。

（2）合理設計電纜。首先需要注意固定臺站的電纜終端電路設計的合理性，同時還要考慮到抗電磁脈沖武器的攻擊能力。通常情況下，采用雙層屏蔽電纜，而且注意電纜入口處的屏蔽和隔離。

（3）合理設置電路。在無法屏蔽電磁脈沖時，可通過阻止電磁脈沖的感應電流、感應電壓傳輸?shù)姆绞健Ｍ瑫r還應根據(jù)屏蔽腔內(nèi)的響應頻率設計合適的電路響應頻率。

（4）合理選用元器件。一般情況下，電子元器件的集成度越高，其被電磁脈沖武器毀壞的幾率就越大。因而我們需要從軟硬件方面提升電子裝備的抗干擾能力。從硬件角度，對元器件進行電磁加固；從軟件角度，可通過糾錯技術、冗余技術、容錯技術以及數(shù)字濾波等方式，提高其防護性能。

（5）通過新技術、新材料的非金屬的接入，對于增強抗電磁干擾有著重大作用。比如，在信息傳輸方面，用光纖替代傳統(tǒng)銅纜的方式，可避免核電磁脈沖沖擊引發(fā)的擊穿現(xiàn)象，保證正常工作。

（6）通過靈敏器件，在保護目標周圍建立電磁能量吸收裝置的方式，提前將電磁脈沖吸收并接地，從而避免攻擊。

3 電磁防護措施實施

電磁防護措施的實施如下所示：

（1）電磁脈沖防護電路設計。如對固定臺站的通信設備通過抑制器、電涌放電器等將過壓過流控制在允許的范圍內(nèi)，或者對于雷電、靜電、低頻段的防護多數(shù)采用單獨的防護器或者防護器和簡單濾波器的組合等形式，防護器件通過并聯(lián)形式接在地和線路兩端。短波通信設備中射頻前端的電磁防護電路通常采用濾波電路同防護器件組成的多級防護方式，防護方式如圖2所示。

如圖2 射頻前端電磁防護電路

正常情況下，125W的短波通信設備的射頻前端電壓峰值為110V，分析可知，射頻前端的脈沖峰值不能大于180V。濾波器的作用是在保證短波通信設備正常工作的情況下，將高頻分量濾除，從而維護短波通信系統(tǒng)的穩(wěn)定。一級防護主要是起限流和限壓的作用，實驗所選的一級防護為陶瓷氣體放電管同壓敏電阻串聯(lián)、同玻璃氣體放電管并聯(lián)；二/三級防護主要是由承受功率小、反應速度快的防護器件組成，從而起到精確防護的作用。二級防護為半導體放電管，三級防護為低電容TVS管。在通信設備正常工作的情況下，防護器件并未導通，當強脈沖來臨時，防護器件迅速導通，從而將強脈沖控制在允許范圍內(nèi)。

由于所選元器件參數(shù)、實際值以及仿真值間的差異，會導致仿真結(jié)果同實際測量值有一定的差異，但完全滿足防護模塊的指標。

（2）電磁防護型電源濾波器的設計。由電源EMI濾波器、瞬態(tài)電壓抑制器以及壓敏電阻組成的復合型電磁防護濾波器，不但提高了傳導敏感度的門限、降低了電纜傳導發(fā)射量，而且在滿足濾波器的指標時，還可達到抗擊雷電、電磁脈沖的目的。圖3所示為電磁防護型電源濾波器的原理圖。

（3）短波通信設備的箱體防護設計。通過研究發(fā)現(xiàn)，電磁耦合作用會在孔縫處增強，因而可在其內(nèi)導體涂上吸波材料。在箱體的屏蔽防護設計上，首先要依據(jù)電磁波的不同選擇合適的材料；其次，屏蔽體應為封閉式，倘若必須開通風口，則需根據(jù)電磁波的特性，設計合理的孔縫尺寸；再次，對于箱體上的顯示屏、指示燈，應采用多層級聯(lián)的金屬結(jié)構(gòu)，如濾波器加隔離艙、玻璃間加金屬絲網(wǎng)以及金屬絲網(wǎng)通電磁密封墊等多層防護結(jié)構(gòu)。

（4）固定臺站對移動臺站短波通信設備中的“后門”耦合進行加固處理。通過透光效果良好的金屬屏蔽絲網(wǎng)對前面板顯示屏加

固，通過在鍵盤顯示單元和主控單元間加入導電性能好的銅質(zhì)金屬加固主控單元等方式，使得加固后的通信設備在抵抗超寬譜電磁脈沖能力大大提高。

雖然固定臺站對移動臺站短波通信的電磁防護工程在理論上簡單，但是實際操作起來還有一定的難度。同時，由于各種防護裝置價錢昂貴，對于防護裝置的維護和保養(yǎng)也極其重要，倘若日常情況下其得不到很好的維護，防護裝置的性能會受很大影響，導致在戰(zhàn)爭時防護效果會有所減弱，因而，我們要根據(jù)實際的作戰(zhàn)需要，選擇合適的電磁脈沖防護裝備，規(guī)劃處合理有效的防護方案，并對建設完成后的防護工程進行測試和日常維護，從而確保其電磁防護效能的最大化。

4 總結(jié)

固定臺站對移動臺站的短波通信技術在軍事領域中有著極其重要的作用。由于短波通信具有安全性高、覆蓋面積廣以及經(jīng)濟性強等優(yōu)點，使得在移動通信、衛(wèi)星通信如此發(fā)達的今天，世界各國的軍事領域、航海、航空等領域仍舊未放棄對短波通信技術的研究，從而不斷推動著短波通信技術的快速發(fā)展。現(xiàn)代的戰(zhàn)爭，其實就是爭奪信息權(quán)的戰(zhàn)爭，只有不斷提高短波通信的傳輸質(zhì)量和速度、提升其電磁防護能力，才可在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中立于不敗之地。

[1] 徐煒，楊曉靜，金虎，王懋等.通信原理與系統(tǒng)[M].北京：國防工業(yè)出版社，2012.

[2] 胡中豫.現(xiàn)代短波通信[M].北京：國防工業(yè)出版社，2003.

[3] 董彬虹，李少謙.短波通信的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].信息與電子工程，2007（02）.

[4] 王坦.短波通信系統(tǒng)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2012.

[5] 候民勝，秦海潮.高功率微波（HPM）武器[J].空間電子技術，2008（05）.

[6] 楊寶奎，王向暉，王鵬.未來信息戰(zhàn)的利劍—電磁脈沖武器[J].飛航導彈，2007（04）.

[7] 夏新仁.高功率微博武器的現(xiàn)在與將來[J].中國航天，2007（12）.

[8] 孟范江.電磁脈沖武器的發(fā)展和應用[J].光機電信息，2010（09）.

[9] 王博.細論短波通信的現(xiàn)狀和發(fā)展[J].信息化建設，2013（01）.

郭蓓蓓，1987—，女，河南人，本科學歷，研究方向：短波通信。

The Research on Shortwave Communication Electromagnetic Protection Technology of Fixed station for Mobile Stations

Guo Beibei,Cheng Yanjie,Wu Xiaohe
(Chinese Luoyang electronic equipment testing center of,HenanLuoyang,471003)

The shortwave communication technology of fixed station for mobile stations is mainly used in military fields.Military communication equipment plays an important role in the modern warfare,the integrity of the communication equipment will directly affect the military command system paralysis or not.This paper mainly introduces the definition and composition of shortwave communications,analysis and research the electromagnetic protection of shortwave communication system.

Shortwave Communication;Military Fields;Modem Warfare;Electromagnetic Protection

圖1 短波通信系統(tǒng)組成示意圖

圖3 電磁防護型電源濾波器的原理圖。