美军电磁环境效应试验与评价策略研究

卢西义，肖凯宁

（1．61226部队，北京 100079；2．解放军理工大学通信工程学院，江苏南京 210007）

美军电磁环境效应试验与评价策略研究

卢西义1，2，肖凯宁1

（1．61226部队，北京 100079；2．解放军理工大学通信工程学院，江苏南京 210007）

研究了美军电磁环境效应试验与评价项目，将E3研制试验与评价内容划分为分系统和设备EMC、平台和系统内EMI、平台和系统间EMI以及特殊的E3试验，重点分析了平台和系统内EMI试验方法；梳理了使用试验与评价需要考虑的问题。为建立电磁环境效应试验策略提供借鉴。

电磁环境效应；试验与评价；研制试验与评价；使用试验与评价

电磁环境效应试验是装备全寿命期管理的重要工作，通过试验可以验证关键技术及设计方案，及时发现装备存在的缺陷，通过试验检验武器装备在预期工作电磁环境中的使用效能和电磁易损性，检验装备是否达到规定的战术技术指标和使用要求。历史上，由于不能充分确认平台、系统、分系统和设备在预期使用电磁环境中性能，已经造成了严重的事故。因此，电磁环境效应试验应着眼于未来信息化战争的本质特征，突出复杂电磁环境对武器装备带来的新问题、新挑战。当今，美军在武器装备电磁环境效应试验与评价方面，不断研究和探索电磁环境效应试验技术与创新，取得了明显的成效。笔者简要介绍了美军电磁环境效应试验策略，为我军电磁环境效应试验提供借鉴。

1 美军电磁环境效应试验与评价分类

1．1 电磁环境效应

电磁环境效应是电磁环境对军事力量、设备、系统和平台运行能力的影响，它涵盖所有的电磁学科，包括电磁兼容性，电磁干扰，电磁易损性，电磁脉冲，电子防护、静电放电、电磁辐射对人员、军械和易挥发性物质如燃油的危害。电磁环境效应包括射频系统、超宽带设备、高功率微波系统、雷电和沉积静电等辐射源产生的电磁环境引起的电磁效应［1］。

1．2 美军电磁环境效应试验及评价目的与分类

进行风险评估，验证建模与仿真，确定性能规范的符合性和确定研制装备在预期电磁环境中的使用效能和易损性，是电磁环境效应试验与评价的目的。美军电磁环境效应试验与评价分为研制试验与评价（DT＆E）、使用试验与评价（OT＆E）［2－3］。

1．2．1 研制试验与评价

研制试验与评价的主要目的是验证系统的工程设计和开发过程的完备性，降低系统的设计风险，评价技术规范的满足程度，确保系统满足设计规范。研制试验与评价的主要任务是：识别研制技术风险；验证系统的能力水平；评估关键技术和方案的可行性；对技术进展作出评价。

1．2．2 使用试验与评价

使用试验与评价是在接近真实作战条件下的外场试验，目的是确定由典型用户使用时用频装备的有效性和适用性。

2 美军电磁环境效应试验与评价项目

研制装备通常要进行以下试验项目：

1）分系统和设备电磁兼容性鉴定试验；

2）分系统和设备安装检查，主要检查接地、搭接和线缆布置等；

3）功能试验，确定安装后的分系统和设备是否满足性能规范；

4）分系统内试验，其目的是验证构成分系统的设备（如雷达、点火控制、机械控制、通信等）在一起能兼容工作；

5）系统内电磁兼容性试验与分析，其目的是验证平台、系统内的所有分系统和设备能兼容工作，没有因为E3而降低性能；

6）系统、平台电磁兼容性试验与分析，目的是确认系统、平台在预期电磁环境中的使用效能、易损性等。

其中1）—5）属于研制试验，通常由承研单位或军方研制试验与评价部门在电波暗室等标准场地内完成；6）属于使用试验，由专门的使用试验与评价部门在接近真实环境的外场条件下组织实施。

3 E3研制试验与评价

E3研制试验与评价将验证工程设计和研制过程的完整性，E3风险降至最小，研制项目符合经剪裁的军用标准（MIL－STD－461或464）形成的合同E3规范。研制试验与评价主要考虑技术问题。

3．1 E3研制试验与评价内容

表1给出了美军E3研制试验与评价内容及依据的标准。

3．1．1 分系统和设备EMC

分系统和设备EMC试验，即传导和辐射的发射和敏感度试验，试验依据美军用标准MIL－STD－461F—2007《设备和分系统电磁干扰特性控制要求》进行。在试验时，根据被试分系统和设备实际，对试验限值进行剪裁［4］。

3．1．2 平台和系统内EMI试验

MIL－STD－461规定的分系统和设备的限值由大多数技术状态和环境的经验推导得到的。符合这些限值要求可以保证以高的置信度实现平台或系统的电磁兼容性，然而，并不能完全保证实现兼容性。在一个平台或系统内，分系统和设备必须能够与同时运行的其他分系统和设备一起提供全面的性能。某一分系统或设备产生的EMI必须不能降低整个平台或系统的性能。平台或系统内EMI是需要关注的要素之一，MILSTD－464C《系统电磁环境效应要求》对此进行了详细的讨论。

平台和系统内EMI试验是最复杂的，其试验目的是检查平台、系统内电子设备能否兼容工作。要进行系统内EMI试验，不仅要保持系统工作时实际的互连关系，而且要保持系统实际工作状态。首先要确定作为干扰源的电子设备，确定作为干扰源的电子设备的工作模式、工作状态、发射频率等；再确定潜在的敏感设备。通过分析、试验确定最敏感的途径；要选择系统内的关键测试点；要确定敏感判据；要对所有设备以不同组合的工作状态、不同组合的开关机进行设备的“多对一”、“多对多”相互干扰检查。在进行相互干扰检查前，需要电磁环境效应专业人员进行大量的协调工作，认真与设备生产厂家、设备集成厂家进行技术交流，了解各个电子设备的工作原理、工作方式和敏感判据。要制定详细的试验步骤和方法（包括试验内容、试验步骤、敏感判据、应用的限值、关键测试点、频率选择等）。

3．1．3 平台和系统间EMI评价

平台和系统间EMI试验目的是评价一个平台或系统对另一个平台或系统产生不利影响而导致的使用问题。试验前必须定义EME并用于对平台／系统间的性能进行评价。平台和系统间EMI来源于邻近的平台或系统的辐射发射，用频系统的信号路径是最敏感的路径，试验时要依据定义的EME开展试验。

表1 E3研制试验与评价内容

3．2 特殊的E3试验

特殊的E3要求包括沉积静电、雷电、电磁脉冲、高功率微波、超宽带系统以及电磁辐射的危害。特殊的E3试验项目需要根据被试系统全寿命期可能遇到的威胁电磁环境而定。这些试验大都需要特殊的试验系统，试验方法及试验步骤需要根据具体的试验系统而定。

4 使用试验与评价

4．1 使用试验与评价的目的

历史上，在使用EME中不能充分验证平台、系统、分系统或设备的性能，已造成了昂贵的延迟、任务放弃和使用性能降低。E3使用试验与评价，在尽可能真实的使用EME中完成，用以确定被试项目在预期使用电磁环境中使用有效性。使用试验与评价在研制试验与评价之后开展。

使用试验与评价主要考虑使用问题。使用试验与评价的作用是确保被试系统在真实电磁环境下满足经过确认的用户使用要求。使用试验与评价的重点是使用要求、使用效能和适用性，而不是像研制试验那样证明技术问题。

使用试验与评价强调在真实的使用电磁环境下进行，要求电磁环境的设置接近真实使用电磁环境。试验重点放在EMC／EMI，以及由在频谱可用性方面的限制所引起的使用性能的限制。

4．2 使用试验与评价考虑

成对标识潜在的EMI源和敏感设备，并通过各种不同模式和功能对安装在平台或系统上的分系统或设备进行系统性评价，同时，监测其余项目的降级情况。一个干扰源对一个敏感设备和多个干扰源对一个敏感设备的情况都应评价。对用频系统，编制频率选择计划，如谐波、互调、交调等；对研制试验中发现的不期望的响应进行使用试验与评价；所有分系统和设备在使用平台电源同时工作时，输电线失真、谐波或瞬态对共用该电源的分系统的影响；在使用全频率范围内对接收机进行评价。

［1］ MIL－STD－464C—2010，Electromagnetic Environmental Effects Requirements for Systems［S］．

［2］ DoDD 5000．1，The Defense Acquisition System［S］．

［3］ MIL－HDBK－237D，Electromagnetic Environmental Effects and Spectrum Supportability Guidance for the Acquisition Process［S］．

［4］ MIL－STD－461F，Requirements for the Control of Electromagnetic Interference Characteristics of Subsystems and Equipment［S］．

［5］ E3 and SM，Assessment Guide for Operational Testing［S］．

TM151

A

1008－1542（2011）12－0108－03

2011－06－20；责任编辑：张士莹

卢西义（1972－），男，山东日照人，工程师，博士，主要从事电磁环境效应、电磁频谱管理方面的研究。