基于電磁兼容性干擾因素的艦船通信系統(tǒng)干擾規(guī)避措施研究

李萬(wàn)

海裝駐武漢地區(qū)第五軍事代表室 湖北 武漢 430000

引言

艦船通信系統(tǒng)是整個(gè)艦船的“耳朵”，是與內(nèi)外部進(jìn)行溝通交流的中樞和紐帶，對(duì)艦船的安全航行有著重要的意義[1]。隨著電子信息技術(shù)的快速發(fā)展，艦船電子信息設(shè)備數(shù)量眾多、類(lèi)型繁多、布置緊密，艦船通信系統(tǒng)與其他系統(tǒng)間的干擾越來(lái)越多，電磁環(huán)境極其復(fù)雜，可能造成誤碼率增大、出現(xiàn)誤動(dòng)作等不利影響，甚至造成不可挽回的惡劣后果，在以往戰(zhàn)爭(zhēng)中曾出現(xiàn)為保障艦船正常通信而將雷達(dá)設(shè)備關(guān)閉，艦船因此受到襲擊的慘痛教訓(xùn)[2-3]。因此，抓好艦船通信系統(tǒng)的電磁兼容性質(zhì)量對(duì)提高艦船綜合作戰(zhàn)效能至關(guān)重要。艦船通信系統(tǒng)的工作頻段涵蓋全部無(wú)線電頻譜范圍，從甚低頻至微波通信、再到衛(wèi)星通信和激光通信[4]，支持報(bào)文、語(yǔ)音、視頻、數(shù)據(jù)等多種通信業(yè)務(wù)，相較于艦船其他電子信息系統(tǒng)，艦船通信系統(tǒng)設(shè)備種類(lèi)多、頻帶寬、功率大，一方面易干擾其他系統(tǒng)，另一方面且也更易被其他系統(tǒng)所影響。

1 電磁兼容性干擾因素分析

電磁干擾實(shí)際上就是電子設(shè)備產(chǎn)生的連續(xù)、隨機(jī)或周期性的電噪聲[5]。無(wú)論以何種形式表現(xiàn)，歸結(jié)起來(lái)無(wú)不具備3個(gè)基本要素：電磁干擾源、耦合通道（干擾能量的傳遞途徑）和被干擾的設(shè)備，干擾源產(chǎn)生干擾，經(jīng)過(guò)一定的耦合通道對(duì)其他設(shè)備的工作造成不良影響，干擾源主要包括下面三種形式：

1.1 自然界干擾

自然界干擾源主要包括雷電、太陽(yáng)黑子及船體靜電等，一般與艦艇所處的地理與氣候環(huán)境密切相關(guān)，海洋電磁環(huán)境越來(lái)越復(fù)雜，干擾因素越來(lái)越多且強(qiáng)度越來(lái)越大。

1.2 艦船通信系統(tǒng)內(nèi)相互干擾

艦艇艦船通信系統(tǒng)主要依靠電磁信號(hào)的收發(fā)實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能性能，受空間條件影響，大量收發(fā)設(shè)備被密集布置于狹小有限空間內(nèi)，使系統(tǒng)處于自身強(qiáng)電磁輻射環(huán)境中，容易因電磁耦合作用引發(fā)電磁兼容性問(wèn)題，影響系統(tǒng)功能性能的發(fā)揮。

1.3 與其他系統(tǒng)相互干擾

在艦艇環(huán)境下艦船通信系統(tǒng)與其他系統(tǒng)共同完成作戰(zhàn)使命，艦船設(shè)備包括雷達(dá)系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、指控系統(tǒng)、敵我識(shí)別系統(tǒng)、電子對(duì)抗系統(tǒng)等發(fā)射電磁波的設(shè)備，各種信號(hào)形式都有，通過(guò)無(wú)線形式向四周輻射形成電磁干擾，還包括機(jī)電設(shè)備，其在正常運(yùn)行時(shí)也可能產(chǎn)生寬頻譜范圍內(nèi)的電磁輻射，大功率電機(jī)對(duì)弱電設(shè)備的干擾，尤其是設(shè)備啟動(dòng)的一瞬間干擾尤為明顯。

1.4 編隊(duì)艦船間相互干擾

當(dāng)聯(lián)合指揮編隊(duì)作戰(zhàn)時(shí)，對(duì)通信信息交互能力要求越來(lái)越高，敵方電磁干擾手段越來(lái)越多，區(qū)域內(nèi)各種信號(hào)耦合對(duì)艦船的影響越來(lái)越嚴(yán)重。在復(fù)雜惡劣的電磁環(huán)境下，電磁干擾將會(huì)影響艦船通信系統(tǒng)正常工作，不僅會(huì)降低艦船通信系統(tǒng)的功能性能，而且易發(fā)生誤動(dòng)作危及艦船安全，造成艦船損壞或者人員傷亡，電磁兼容性問(wèn)題已成為影響艦船戰(zhàn)斗力的不確定因素。

2 電磁兼容性干擾的規(guī)避措施

2.1 磁兼容性干擾的設(shè)計(jì)程序規(guī)避措施

為滿(mǎn)足總體對(duì)電磁兼容性總要求，必須在艦船通信系統(tǒng)論證、設(shè)計(jì)、施工和試驗(yàn)全過(guò)程采取有效質(zhì)量控制措施，確定電磁兼容性工作方針和原則，建立電磁兼容性管理程序，從型號(hào)研制開(kāi)始，成立電磁兼容性技術(shù)組，編制電磁兼容性大綱，進(jìn)行電磁兼容性培訓(xùn)，組織編寫(xiě)電磁兼容性測(cè)試大綱和測(cè)試報(bào)告及評(píng)審，及時(shí)分析、協(xié)調(diào)和解決問(wèn)題，確保型號(hào)任務(wù)的順利推進(jìn)。根據(jù)總體對(duì)艦船通信系統(tǒng)的電磁兼容性要求，督促承制單位盡早提出電磁兼容性具體要求，明確制定相應(yīng)的工作目標(biāo)、工作內(nèi)容、工作要求和工作方法。編制電磁兼容性控制大綱，確定各階段電磁兼容性需控制的內(nèi)容和進(jìn)度。通過(guò)系統(tǒng)電磁兼容性設(shè)計(jì)、控制、管理與考核，達(dá)到總體對(duì)系統(tǒng)的電磁兼容性要求，滿(mǎn)足艦船使用要求，不出現(xiàn)各類(lèi)電磁兼容性問(wèn)題，確保系統(tǒng)自兼容和與其他系統(tǒng)的互兼容。明確要求承制單位將電磁兼容性工作納入總設(shè)計(jì)師體系中，艦船通信系統(tǒng)的電磁兼容性工作應(yīng)由艦船通信系統(tǒng)主任設(shè)計(jì)師直接領(lǐng)導(dǎo)，并由艦船通信系統(tǒng)主管電磁兼容性設(shè)計(jì)師負(fù)責(zé)，堅(jiān)持逐級(jí)分解、自下而上，設(shè)備服從系統(tǒng)、系統(tǒng)服從總體的基本原則。

2.2 磁兼容性干擾的施工過(guò)程規(guī)避措施

要求在艦船通信系統(tǒng)施工環(huán)節(jié)，艦船通信系統(tǒng)明確提出相應(yīng)的電磁兼容性要求，并按此要求進(jìn)行相應(yīng)的工作，具體包括：設(shè)備選擇、系統(tǒng)構(gòu)建、機(jī)柜安置要求等，機(jī)柜內(nèi)部布置、隔離分艙、模塊單元接地工藝、接口抗干擾、內(nèi)部走線、屏蔽層搭接接地、電纜選型、船上施工工藝等要求。監(jiān)督艦船通信系統(tǒng)對(duì)自身的輻射敏感度、電磁敏感性、傳導(dǎo)敏感度等進(jìn)行優(yōu)化控制，以保障與其他系統(tǒng)間的電磁環(huán)境兼容，使本系統(tǒng)或其他系統(tǒng)都不會(huì)因?qū)Ψ降碾姶鸥蓴_源而產(chǎn)生明顯性能降級(jí)。此外，艦船通信系統(tǒng)通過(guò)對(duì)電磁輻射有效控制，不會(huì)對(duì)武器系統(tǒng)裝備和易揮發(fā)物質(zhì)產(chǎn)生危害。對(duì)可能產(chǎn)生干擾和可能被干擾的所有部件和電路，在施工過(guò)程中就進(jìn)行電磁干擾控制，一般有元器件和電路的選擇、標(biāo)準(zhǔn)元器件和電路的使用準(zhǔn)則、搭接和接地技術(shù)、選擇濾波器的技術(shù)，依據(jù)其在電路上的具體應(yīng)用、關(guān)鍵電路的位置和各電路所用的去耦技術(shù)以及關(guān)鍵電路的屏蔽和隔離。通信室內(nèi)布置施工時(shí)，要針對(duì)各種組合機(jī)柜，對(duì)總體電網(wǎng)提出施工要求，設(shè)置電源濾波器，防止電源傳導(dǎo)和輻射干擾；將大功率發(fā)信機(jī)柜和相近頻段的收信機(jī)柜分開(kāi)布置，避免近距離空間輻射。在電纜需分類(lèi)布置施工時(shí)，對(duì)大功率射頻電纜需單獨(dú)輻射并和其他控制、電源電纜之間留有間距，信號(hào)電纜需要和大功率射頻電纜及電源電纜分開(kāi)布置，避免線纜之間的電磁干擾。通信室施工時(shí)，需要安裝良好的接地設(shè)施，確保通信電子機(jī)柜能夠良好接地，避免通過(guò)地線的電磁耦合干擾。

2.3 磁兼容性干擾的設(shè)備選擇規(guī)避措施

解決電磁兼容性一方面要降低設(shè)備的輻射，另一方面要提高設(shè)備的抗干擾能力，在設(shè)備選擇初期就要充分考慮電磁兼容性問(wèn)題，在電路板、設(shè)備結(jié)構(gòu)、接地等同樣將電磁兼容性作為重要的因素。控制電磁干擾的結(jié)構(gòu)一般包括：金屬材料、鑄件、表面涂層、附件的型別、結(jié)構(gòu)形式，要采取適合的方法以控制腐蝕。為了減少干擾，設(shè)備內(nèi)部電子、電氣線路應(yīng)盡量采用分類(lèi)布線方法，如將低電平與高電平分隔，將電源線與信號(hào)線分隔等。接地是抑制電磁干擾的重要措施之一，采用合理的接地處理措施，可以較好地抑制電磁干擾并減少因接地而帶來(lái)的影響。接地技術(shù)大致可分為單點(diǎn)接地、多點(diǎn)接地、混合接地和懸浮地，各設(shè)備選擇時(shí)可根據(jù)各自電磁特性進(jìn)行合理選擇或組合應(yīng)用。設(shè)備內(nèi)數(shù)字信號(hào)地、模擬信號(hào)地、電源地應(yīng)盡可能分開(kāi)，并按要求與設(shè)備殼體安全地連接或電氣隔離。要求艦船通信系統(tǒng)內(nèi)通過(guò)工作頻段隔離、設(shè)備電磁屏蔽、信號(hào)線電源線分離、有效接地等電磁兼容性質(zhì)量，使系統(tǒng)內(nèi)的各設(shè)備不會(huì)因本系統(tǒng)內(nèi)電磁兼容性干擾源而產(chǎn)生明顯的性能降級(jí)。通過(guò)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)電磁兼容性的綜合施工措施，系統(tǒng)內(nèi)各通道不會(huì)產(chǎn)生電磁兼容性故障，發(fā)信設(shè)備通過(guò)船體產(chǎn)生的互調(diào)干擾也不會(huì)影響到收信設(shè)備正常工作，天線輻射在甲板下產(chǎn)生的干擾不會(huì)影響到艦船通信系統(tǒng)其他設(shè)備工作。

3 結(jié)束語(yǔ)

隨著艦船信息化水平的提升，電磁兼容性問(wèn)題已經(jīng)成為制約艦船通信系統(tǒng)發(fā)展的瓶頸，嚴(yán)重影響了艦船通信系統(tǒng)的正常運(yùn)行，對(duì)艦船安全產(chǎn)生不利影響。本文針對(duì)艦船通信系統(tǒng)電磁兼容性干擾因素進(jìn)行了分析，提出了相應(yīng)的規(guī)避措施，能夠有效提升艦船通信系統(tǒng)電磁兼容性質(zhì)量，從而更好地促使艦船發(fā)揮綜合作戰(zhàn)效能。