淺析艦船雷達對通信系統的電磁干擾

盛德奎　黃宏友

【摘 要】主要研究艦船雷達對通信系統的電磁干擾，分析了艦船雷達電磁干擾輻射特性，并在此基礎上，對艦船通信系統電磁干擾抑制措施進行了討論。艦船雷達是艦船上重要的情報設備，使用頻譜從短波到毫米波，發射功率很高，峰值功率甚至達到幾十兆瓦。但是雷達發射機不僅輻射基本信號，還會產生強度很大的諧波以及非諧波寄生輻射，在艦船平臺上使用雷達設備，容易對通信系統產生干擾，雷達和通信系統之間的相互干擾比較復雜，和多種因素有關。

【關鍵詞】艦船 雷達 電磁干擾

1 艦船雷達電磁干擾輻射

艦船雷達的大功率輸出設備以磁控管或者調速管為主，發射管的震蕩輸出特性直接影響到雷達發射機的輻射可特性。兩種發射管在非諧波輻射方面的差異很大，相關測量表明，磁控管的非諧波輻射比較豐富，占據頻譜很寬，管子結構對非諧波輻射影響很大，涉及到所有頻段上的非諧波輻射，調速管卻不會產生較大功率的非諧波輻射。

1.1 基波輻射/邊帶功率分布

雷達發射矩形脈沖波，高分辨雷達發射的脈沖信號前后沿窄而陡，所以邊帶頻譜會產生很寬的射頻能量延伸，可能會和艦船通信機工作頻段重合，給通信系統造成干擾。如果矩形脈沖序列前后沿并不陡峭，則會出現離散型的頻譜，載頻兩側都有頻譜能量分布，相互間隔和脈沖重復頻率等效。

1.2 諧波發射

雷達的諧波發射是一個隨機變量，難以借助數學表達式精確表達，因此通常都使用概率統計方法進行分析，相關研究表明，諧波功率發射電平均值和諧波次數有關，諧波次數越多，發射電平將逐漸下降，和諧波次數對數成負相關。而且諧波發射電平偏差是一種典型正態分布，其比標準差不受諧波次數影響。

1.3 非諧波輻射

磁控雷達管發射機產生的非諧波輻射功率很大，經過大量實驗，發現非諧波輻射功率比對應諧波功率小，功率電平以及頻率都是沒有明顯規律的隨機變量，磁控管結構、震蕩方式、調制器特征以及脈沖調制等都會對且產生影響。

1.4 寬帶噪聲

雷達發射機同樣會產生寬帶噪聲，雖然雷達發射機輻射能量比其他三種干擾要小，但是雷達和通信設備同時工作時，雷達寬帶噪聲會給通信機造成連續性干擾。

2 艦船雷達通信系統電磁干擾的抑制措施

為了適應海上通信要求，艦船通信系統需要具有多種通信手段和多路信道同時工作的能力，這對艦船雷達通信系統電磁干擾抑制能力要求非常高，本文就以某商船的通信系統抗干擾工作實際為例，對艦船雷達通信系統電磁干擾抑制措施進行分析。

2.1 電磁兼容管理

2.1.1 工作頻率的合理分配

艦船控制系統上的所有設備都暴露在復雜的電磁環境下，所以有必要對所有設備進行統一的頻譜資源管理。艦船上配置了多種類型不同用途的雷達以及無線電通信設備，都是通信系統的主要干擾源。所以艦船無線電雷達系統設備應該遵循國家《無線電頻譜劃分規定》要求，設定符合規范要求的頻率寬度，考慮到不僅僅會發射基波輻射，還有諧波、非諧波寄生輻射，所以需要對雷達開展現場測量和計算，來判斷雷達最佳頻率配置，減少雷達對通信系統造成的干擾。

2.1.2 系統布局規劃

大功率發射設備和高靈敏度通信系統接收設備應該盡量相互遠離，所以需要對艦船上的收發設備進行統一布局，有效抑制耦合干擾。

（1）配置去耦：雷達發射機和艦船通信系統之間應該形成一定的高程，將通信接受設備放置在雷達發射機的盲區之內，也可以利用艦船上的設備和結構將通信設備遮擋起來，并且干舷部天線之間需要設置一定的距離，這些措施能夠降低電磁干擾幾個分貝數。

（2）極化隔離去耦：布置雷達和通信設備時需要充分考慮極化隔離來消除可能的電子設備干擾，對可能受到影響的電子設備選擇不同的極化方式，進一步提高電磁干擾去耦度，在選擇干舷天線時應該充分利用上層建筑，將其作為雷達發射天線和通信系統接收系統之間的有效隔離屏障，上層建筑能夠較好的遮蔽雷達發射機的高頻信號。

（3）屏蔽、濾波：屏蔽能夠降低電場強度電平，濾波則能夠限制受擾者的信號頻帶，接收機使用窄帶預選濾波器，能夠有效過濾掉天線上接收到的其他頻段雷達干擾信號，電磁兼容性能更好。

2.2 收發天線布置優化

2.2.1 消除天線間干擾

為了有效消除天線之間的相互干擾，收發天線應該選擇特性不同的天線，同時盡量減少天線數量，適當增加大功率天線之間的距離，姜天線手法區相互分開布置，不同頻段天線配置對應的窄帶濾波器，而且為了消除天線和周邊金屬結構之間出現的耦合效應，天線應該盡量布置在遠離金屬器件的地方，減小天線方向畸變。

2.2.2 非線性干擾抑制

一般艦船甲板上的金屬設備之間會出現非線性連線，因此會出現互調電磁干擾，影響通信電子設備正常工作頻率。金屬構件電子設備正常工作頻率需要適當增加，并要進一步加強金屬構件的活動電氣連接，金屬設備盡量不要暴露在艦船外部，艦船天線上的附件則盡量選擇非金屬材料，這一系列措施能夠有效降低非線性連接給通信系統造成的電磁干擾。

2.2.3 設備接地

通信系統接地能夠有效消除雷達發射機造成的干擾。設備接地有安全接地和電磁兼容接地兩種形式，安全接地是指將設備技術外殼接地，目的在于設備內部絕緣破壞出現漏電時能夠將電流導入接地，保護人身安全。電磁兼容接地的目的則是接地釋放感應電荷，保持金屬外殼的零電位，為艦船通信系統設置提供零電位參考，進一步消除電磁干擾，為了保證設備接地效果，巡檢過程中需要注意測試接地電阻，避免存在接地不良的情況。

2.3 綜合抑噪措施

2.3.1 艦船設計

造船廠需要對艦船設計方案進行持續優化，積極引入更先進的造船技術，選擇抗干擾性能更強的通信電子設備，在設計階段認真分析電磁兼容和干擾相關問題，優化電磁頻率分配，通過頻段的分配優化來減少設備之間的相互干擾。

2.3.2 電纜敷設

電纜布線需要嚴格根據國家電纜輻射標準進行設計，結合線纜傳輸能量大小以及工作頻率對布線方案進行適當改進，定期檢測，保證電纜工作正常。

3 結語

雷達基波輻射、諧波/非諧波輻射、寬帶噪聲等都會對艦船通信系統造成干擾，通過對雷達對艦船通信系統干擾的分析，在此基礎上通過頻譜配置優化、天線位置布置調整以及抗干擾設備和技術的應用等措施，能夠獲得比較理想的抗干擾性能。