復(fù)雜電磁環(huán)境對兵器試驗靶場測控裝備的影響

汪 輝，杜紅梅，楊 亮

(裝備學(xué)院 a.研究生管理大隊;b.試驗指揮系，北京 101416)

近幾年，兵器試驗靶場掀起了對復(fù)雜電磁環(huán)境研究的熱潮，前一個階段主要研究工作集中在復(fù)雜電磁環(huán)境構(gòu)建，但對測控裝備適應(yīng)性研究還是一個空白，對靶場自身面臨的自然環(huán)境還沒有研究，還沒有對測控裝備的在復(fù)雜電磁環(huán)境構(gòu)建方法、適應(yīng)性指標(biāo)體系、試驗方法以及數(shù)據(jù)分析等方面的理論研究不夠系統(tǒng)，對未來戰(zhàn)場面臨的復(fù)雜電磁還沒有系統(tǒng)分析，無法確定兵器試驗中測控裝備測試的被試品是否能夠經(jīng)得起復(fù)雜電磁環(huán)境的考驗。為此，對靶場面臨的復(fù)雜電磁環(huán)境進行分析也就至關(guān)重要。

1 測控裝備在兵器試驗中心的使用情況

1.1 靶場測控裝備類型

兵器試驗靶場測控裝備主要包括光學(xué)跟蹤測量裝備、無線電跟蹤測量裝備、遙測裝備、遙控裝備和通信裝備等6 大類型的測控裝備［1］。光學(xué)跟蹤測量裝備，主要有彈道測量裝備。實況記錄裝備、物理參數(shù)測量裝備;無線電跟蹤測量裝備按其工作的射頻信號形式可分為連續(xù)波型和脈沖型2 類;遙測裝備工作原理是在發(fā)送端將待測參數(shù)通過傳感器轉(zhuǎn)換成電信號，再通過信號調(diào)節(jié)器變換成適合采集的規(guī)范化信號;遙控系統(tǒng)通常都由監(jiān)控臺、指令產(chǎn)生器、指令傳輸裝備、執(zhí)行沒備、被控對象和監(jiān)測系統(tǒng)等組成;通信裝備主要包括發(fā)送端、接收端、信道和噪聲源等4 個部分。

1.2 測控裝備用于兵器試驗的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)

光學(xué)跟蹤測量裝備主要戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)，測角精度、測距精度、作用距離、跟蹤性能;無線電跟蹤測量裝備主要戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)，作用距離、測量精度、工作頻率、脈沖重復(fù)頻率、天線口徑、發(fā)射功率、發(fā)射脈沖寬度、接收機靈敏度、接收機動態(tài)范圍等指標(biāo);遙測裝備主要戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)，數(shù)據(jù)流數(shù)量、作用距離、傳輸體制、傳輸速率、誤碼率、碼型、字長、幀長、主副幀碼方式、數(shù)據(jù)記錄格式、數(shù)據(jù)處理精度、接收頻率、接收天線形式、極化方式、波束寬度、功率增益、接收機接收靈敏度、可靠性等指標(biāo);遙控裝備主要戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)，測量精度、作用距離、控制性能、天線口徑、發(fā)射功率、接收功率等指標(biāo);通信裝備主要戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)，通信距離、測量精度、信噪比、誤碼率等指標(biāo)。

1.3 測控裝備的重要性分析

在軍事武器裝備的研制工程中，必須進行一系列的試驗，以考核其功能、性能、可靠性、環(huán)境適應(yīng)性、電磁兼容性、接口關(guān)系等。以導(dǎo)彈試驗為代表的靶場中，試驗靶場除了應(yīng)具有導(dǎo)彈和火箭的發(fā)射設(shè)施外，還必須有對飛行目標(biāo)進行跟蹤測量和監(jiān)控的裝備，簡稱“測控裝備”，若沒有測控裝備也就談不上什么試驗靶場了。所以，導(dǎo)彈試驗靶場的試驗?zāi)芰鞍l(fā)展是隨著測量、監(jiān)控裝備的發(fā)展而發(fā)展，而測控裝備又是為適應(yīng)導(dǎo)彈武器裝備的發(fā)展而發(fā)展的。

2 測控裝備所受到的干擾

靶場測控裝備中光學(xué)裝備受電磁環(huán)境影響較小外，其他測控裝備多存在電磁波之間的傳播，因此分析無線電跟蹤測量裝備，遙測裝備，遙控裝備，通信裝備等5 大類型的測控裝備，所受到的電磁環(huán)境至關(guān)重要。測控靶場測控裝備在測試裝備時主要受到自然環(huán)境、民用裝備、測控裝備和被試品之間的干擾。

2.1 常規(guī)靶場試驗面臨無意干擾

2.1.1 靶場自然干擾源

自然界產(chǎn)生的電磁波屬于自然電磁輻射，是電磁環(huán)境復(fù)雜程度的補充影響因素。地球外部來自太陽和外層空天電噪聲在20 MHz 以下的頻段上占主要地位，雷電所產(chǎn)生的自然噪聲對無線電通訊影響最大，常常大到足以使其不可忽視的程度［2］。一般是用低電子高斯噪聲代表遠處雷電效應(yīng)，用高電平脈沖過程表示當(dāng)?shù)氐睦纂娦?yīng)，實際上雷電是一串脈沖。太陽噪聲干擾。太陽是接收機系統(tǒng)噪聲也會產(chǎn)生很大噪聲。宇宙噪聲。特別是當(dāng)天線主瓣對推太陽時。即使旁瓣對準(zhǔn)太陽宇宙噪聲指來自太陽以外物體的電磁發(fā)射，主要是來自銀河系的噪聲。熱噪聲。熱噪聲是導(dǎo)體中電子無規(guī)律的熱騷動而產(chǎn)生的噪聲。

圖1 靶場面臨的電磁環(huán)境

2.1.2 民用電子裝備的干擾

民用電子裝備主要是指公共平臺上的電子裝備，屬于無意電磁輻射，包括無意進入靶場區(qū)域內(nèi)的艦艇、飛機和車輛等運動平臺上搭載的導(dǎo)航、通信裝備以及為公共服務(wù)的移動通信系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、廣播電視系統(tǒng)等。這些無意電磁輻射使得戰(zhàn)場電磁環(huán)境更加復(fù)雜，對電磁兼容特性不良的武器裝備產(chǎn)生的影響越來越嚴(yán)重。

2.1.3 靶場各種用頻裝備的干擾

靶場測控裝備之間的干擾具有2 個典型特征:一是輻射的非主觀操控性，二是輻射空間的隨意性。由于大量測控裝備的同時使用，特別是在于被試品有短波或超短波電臺時，對測控裝備的適應(yīng)用產(chǎn)生很大影響。

2.2 常規(guī)靶場試驗面臨戰(zhàn)場有意干擾

未來戰(zhàn)場面臨的電磁環(huán)境除了以上所闡述的電磁環(huán)境外，最主要的是敵方對我靶場實行的破壞性甚至毀傷性的電磁破壞，不但能夠造成測控裝備不能夠正常的工作，而且可能導(dǎo)致測控裝備喪失功能，為測控裝備發(fā)揮功能造成嚴(yán)重地影響。戰(zhàn)場電磁環(huán)境的構(gòu)成要素應(yīng)包括通信、雷達、光電、電子對抗、民用電磁、自然電磁和各種測控用頻裝備之間的電磁等7 種環(huán)境［3］。

圖2 靶場面臨的戰(zhàn)場有意干擾

2.2.1 通信環(huán)境干擾

未來戰(zhàn)場靶場用頻裝備多，應(yīng)按戰(zhàn)場的通信類型和使用的通信裝備的技術(shù)參數(shù)來考慮環(huán)境。電磁環(huán)境的密度，以每平方公里配置5 ～7 個信號發(fā)射源為度。

2.2.2 雷達環(huán)境干擾

未來戰(zhàn)場靶場環(huán)境雷達環(huán)境通過雷達的空間位置、技術(shù)參數(shù)、信號輻射和雷達網(wǎng)絡(luò)等形式進行強電磁場干擾。復(fù)雜電磁環(huán)境雷達信號源密度，最高120 萬脈沖秒。

2.2.3 光電環(huán)境干擾

戰(zhàn)場上應(yīng)用比較多的光電系統(tǒng)，包括光電偵察、探測、夜視、火控、制導(dǎo)、激光攻擊武器和光通信裝備。

2.3 靶場電磁環(huán)境干擾特點

靶場電磁環(huán)境除了具有一般自然環(huán)境所具有的無形無界、交織性、多變性、多樣性、密集性等共性特征外，還具有一些個性特征［4］。

2.3.1 電磁信號密度高

在現(xiàn)代靶場上，由于測控裝備和被試品，同時發(fā)出電磁信號的應(yīng)用，場區(qū)電磁空間已呈現(xiàn)出電磁信號密度高、信號種類多、電磁頻譜寬、立體覆蓋、信號噪聲交融等特點。以總裝備部某基地試驗為例，在某次試驗中，其中還有電測、遙測等數(shù)步試驗裝備，其中還有幾項試驗正在同時進行中，配置的電子信息設(shè)備很多，電磁信號將會更加密集。

2.3.2 電磁信號類型多

靶場測試中通信電臺、雷達以及光電設(shè)備等電子信息系統(tǒng)日新月異，各種新體制電臺、雷達和光電設(shè)備層出不窮，輻射源的復(fù)雜多樣，使得電磁輻射信號變得異常復(fù)雜。

2.3.3 電磁信號在空域、時域、頻域、能量域上交迭，動態(tài)多變

靶場電磁信號交迭是指各個種類的電子信息裝備發(fā)射(輻射)的各種類型、功率不等、頻率不同的電磁波在空域、時域、頻域、能量域上相互交迭、融為一體。

2.4 靶場測控裝備電磁干擾的傳播

干擾源對測控裝備的干擾，主要是通過天線、機殼、電源線等對測控裝備的實行強大的干擾，測控裝備由于天線、機殼、電源的設(shè)置不同，抗干擾的能力也存在很好區(qū)別。干擾源通過天線直接輻射干擾到受干擾裝備，天線、機殼、電源線所接受，干擾源也通過機殼泄露直接輻射給受干擾裝備，也分別由天線、機殼、電源線接受。若共用電源時，干擾源的干擾經(jīng)過電源傳導(dǎo)給裝備，同時還輻射給的殼體和天線。

圖3 干擾源對測控裝備傳播

3 提高靶場測控裝備適應(yīng)電磁環(huán)境幾種途徑

提高測控裝備適應(yīng)設(shè)計的目的是控制和消除電磁干擾，使測控裝備或系統(tǒng)能夠在共存的環(huán)境中互不發(fā)生干涉，不引起裝備或系統(tǒng)的任何部分的工作性能的惡化或降低，使裝備或系統(tǒng)最大限度地發(fā)揮效能。提高測控裝備適應(yīng)電磁環(huán)境的主要物理方法有屏蔽、濾波、接地、合理布線布局等。

3.1 設(shè)置測控裝備電磁屏蔽

屏蔽是對兩個空間區(qū)域之間進行金屬的隔離，以控制電場、磁場和電磁波由一個區(qū)域?qū)α硪粋€區(qū)域的感應(yīng)和輻射。具體講，就是用屏蔽體將元件、電路、組合件、電纜或整個系統(tǒng)的干擾源包圍起來，防止干擾電磁場向外擴散;用屏蔽體將接收電路、裝備或系統(tǒng)包圍起來，防止它們受到外界電磁場的影響。

3.2 提高測控裝備的濾波性能

濾波是抑制和防止干擾的一項重要措施。濾波器可以顯著地減小傳導(dǎo)干擾的電平，因為干擾頻譜成份不等于有用信號的頻率，濾波器對于這些與有用信號頻率不同的成份有良好的抑制能力，從而起到其它干擾抑制難以起到的作用。

3.3 對測控裝備進行接地處理

電路的接地方式有單點接地和多點接地。單點接地是指在一個線路中，只有一個物理點被定義為接地參考點，其它各個需要接地的點都直接接到這一點上;多點接地是指某一個系統(tǒng)中各個接地點都直接接到距它最近的接地平面上，以使接地引線的長度最短。

3.4 合理布置測控裝備的方位

合理布局布線是貫穿測控裝備設(shè)計的主線，從裝備系統(tǒng)級的結(jié)構(gòu)布局、走線設(shè)計到整件級如分機的裝放位置、結(jié)構(gòu)形式及其信號線、電源線、控制線的走線布線方法，再到部件屏蔽件制造、面板連線、通風(fēng)口、外部監(jiān)測窗口及面板安裝組件等溝槽和孔隙的設(shè)計與計算，直至印刷電路板大小尺寸、整體設(shè)計與布局都是需要認(rèn)真考慮的重要內(nèi)容。

4 結(jié)束語

本文在分析現(xiàn)有測控裝備的具體情況，對靶場面臨的電磁環(huán)境進行了分析，對測控裝備提高適應(yīng)靶場電磁環(huán)境提出了建議，對未來靶場面臨的戰(zhàn)場性電磁環(huán)境，進行了定性分析。但靶場面臨的現(xiàn)在的和未來的電磁定量到何種程度還需要進一步的分析研究，對測控裝備在經(jīng)過一定的電磁環(huán)境處理后是否經(jīng)得的電磁考驗。為此，下一步還應(yīng)重點放對測控裝備在電磁環(huán)境的復(fù)雜程度定量分析評估，確定測控裝備的適應(yīng)性，熟悉被被試品經(jīng)過試驗是否能夠適應(yīng)未來戰(zhàn)場的需要。

［1］何友金，吳凌華，任建存，等.靶場測控概論［M］.山東:山東大學(xué)出版社，2009.

［2］王勇，顧炳永.建立健全靶場電磁兼容.靶場試驗與管理［J］.2002(6).

［3］李竟然.復(fù)雜電磁環(huán)境對艦載雷達對抗偵察裝備作戰(zhàn)能力影響測算［D］.北京:裝備指揮技術(shù)學(xué)院，2010.

［4］劉小龍.用于電子裝備試驗的復(fù)雜電磁環(huán)境［D］.北京:裝備指揮技術(shù)學(xué)院，2011.