基于电磁兼容性干扰因素的舰船通信系统干扰规避措施研究

2021-12-27李万

科学与信息化 2021年18期

李万

海装驻武汉地区第五军事代表室湖北武汉 430000

引言

舰船通信系统是整个舰船的“耳朵”，是与内外部进行沟通交流的中枢和纽带，对舰船的安全航行有着重要的意义[1]。随着电子信息技术的快速发展，舰船电子信息设备数量众多、类型繁多、布置紧密，舰船通信系统与其他系统间的干扰越来越多，电磁环境极其复杂，可能造成误码率增大、出现误动作等不利影响，甚至造成不可挽回的恶劣后果，在以往战争中曾出现为保障舰船正常通信而将雷达设备关闭，舰船因此受到袭击的惨痛教训[2-3]。因此，抓好舰船通信系统的电磁兼容性质量对提高舰船综合作战效能至关重要。舰船通信系统的工作频段涵盖全部无线电频谱范围，从甚低频至微波通信、再到卫星通信和激光通信[4]，支持报文、语音、视频、数据等多种通信业务，相较于舰船其他电子信息系统，舰船通信系统设备种类多、频带宽、功率大，一方面易干扰其他系统，另一方面且也更易被其他系统所影响。

1 电磁兼容性干扰因素分析

电磁干扰实际上就是电子设备产生的连续、随机或周期性的电噪声[5]。无论以何种形式表现，归结起来无不具备3个基本要素：电磁干扰源、耦合通道（干扰能量的传递途径）和被干扰的设备，干扰源产生干扰，经过一定的耦合通道对其他设备的工作造成不良影响，干扰源主要包括下面三种形式：

1.1 自然界干扰

自然界干扰源主要包括雷电、太阳黑子及船体静电等，一般与舰艇所处的地理与气候环境密切相关，海洋电磁环境越来越复杂，干扰因素越来越多且强度越来越大。

1.2 舰船通信系统内相互干扰

舰艇舰船通信系统主要依靠电磁信号的收发实现各项功能性能，受空间条件影响，大量收发设备被密集布置于狭小有限空间内，使系统处于自身强电磁辐射环境中，容易因电磁耦合作用引发电磁兼容性问题，影响系统功能性能的发挥。

1.3 与其他系统相互干扰

在舰艇环境下舰船通信系统与其他系统共同完成作战使命，舰船设备包括雷达系统、导航系统、指控系统、敌我识别系统、电子对抗系统等发射电磁波的设备，各种信号形式都有，通过无线形式向四周辐射形成电磁干扰，还包括机电设备，其在正常运行时也可能产生宽频谱范围内的电磁辐射，大功率电机对弱电设备的干扰，尤其是设备启动的一瞬间干扰尤为明显。

1.4 编队舰船间相互干扰

当联合指挥编队作战时，对通信信息交互能力要求越来越高，敌方电磁干扰手段越来越多，区域内各种信号耦合对舰船的影响越来越严重。在复杂恶劣的电磁环境下，电磁干扰将会影响舰船通信系统正常工作，不仅会降低舰船通信系统的功能性能，而且易发生误动作危及舰船安全，造成舰船损坏或者人员伤亡，电磁兼容性问题已成为影响舰船战斗力的不确定因素。

2 电磁兼容性干扰的规避措施

2.1 磁兼容性干扰的设计程序规避措施

为满足总体对电磁兼容性总要求，必须在舰船通信系统论证、设计、施工和试验全过程采取有效质量控制措施，确定电磁兼容性工作方针和原则，建立电磁兼容性管理程序，从型号研制开始，成立电磁兼容性技术组，编制电磁兼容性大纲，进行电磁兼容性培训，组织编写电磁兼容性测试大纲和测试报告及评审，及时分析、协调和解决问题，确保型号任务的顺利推进。根据总体对舰船通信系统的电磁兼容性要求，督促承制单位尽早提出电磁兼容性具体要求，明确制定相应的工作目标、工作内容、工作要求和工作方法。编制电磁兼容性控制大纲，确定各阶段电磁兼容性需控制的内容和进度。通过系统电磁兼容性设计、控制、管理与考核，达到总体对系统的电磁兼容性要求，满足舰船使用要求，不出现各类电磁兼容性问题，确保系统自兼容和与其他系统的互兼容。明确要求承制单位将电磁兼容性工作纳入总设计师体系中，舰船通信系统的电磁兼容性工作应由舰船通信系统主任设计师直接领导，并由舰船通信系统主管电磁兼容性设计师负责，坚持逐级分解、自下而上，设备服从系统、系统服从总体的基本原则。

2.2 磁兼容性干扰的施工过程规避措施

要求在舰船通信系统施工环节，舰船通信系统明确提出相应的电磁兼容性要求，并按此要求进行相应的工作，具体包括：设备选择、系统构建、机柜安置要求等，机柜内部布置、隔离分舱、模块单元接地工艺、接口抗干扰、内部走线、屏蔽层搭接接地、电缆选型、船上施工工艺等要求。监督舰船通信系统对自身的辐射敏感度、电磁敏感性、传导敏感度等进行优化控制，以保障与其他系统间的电磁环境兼容，使本系统或其他系统都不会因对方的电磁干扰源而产生明显性能降级。此外，舰船通信系统通过对电磁辐射有效控制，不会对武器系统装备和易挥发物质产生危害。对可能产生干扰和可能被干扰的所有部件和电路，在施工过程中就进行电磁干扰控制，一般有元器件和电路的选择、标准元器件和电路的使用准则、搭接和接地技术、选择滤波器的技术，依据其在电路上的具体应用、关键电路的位置和各电路所用的去耦技术以及关键电路的屏蔽和隔离。通信室内布置施工时，要针对各种组合机柜，对总体电网提出施工要求，设置电源滤波器，防止电源传导和辐射干扰；将大功率发信机柜和相近频段的收信机柜分开布置，避免近距离空间辐射。在电缆需分类布置施工时，对大功率射频电缆需单独辐射并和其他控制、电源电缆之间留有间距，信号电缆需要和大功率射频电缆及电源电缆分开布置，避免线缆之间的电磁干扰。通信室施工时，需要安装良好的接地设施，确保通信电子机柜能够良好接地，避免通过地线的电磁耦合干扰。

2.3 磁兼容性干扰的设备选择规避措施

解决电磁兼容性一方面要降低设备的辐射，另一方面要提高设备的抗干扰能力，在设备选择初期就要充分考虑电磁兼容性问题，在电路板、设备结构、接地等同样将电磁兼容性作为重要的因素。控制电磁干扰的结构一般包括：金属材料、铸件、表面涂层、附件的型别、结构形式，要采取适合的方法以控制腐蚀。为了减少干扰，设备内部电子、电气线路应尽量采用分类布线方法，如将低电平与高电平分隔，将电源线与信号线分隔等。接地是抑制电磁干扰的重要措施之一，采用合理的接地处理措施，可以较好地抑制电磁干扰并减少因接地而带来的影响。接地技术大致可分为单点接地、多点接地、混合接地和悬浮地，各设备选择时可根据各自电磁特性进行合理选择或组合应用。设备内数字信号地、模拟信号地、电源地应尽可能分开，并按要求与设备壳体安全地连接或电气隔离。要求舰船通信系统内通过工作频段隔离、设备电磁屏蔽、信号线电源线分离、有效接地等电磁兼容性质量，使系统内的各设备不会因本系统内电磁兼容性干扰源而产生明显的性能降级。通过对系统内电磁兼容性的综合施工措施，系统内各通道不会产生电磁兼容性故障，发信设备通过船体产生的互调干扰也不会影响到收信设备正常工作，天线辐射在甲板下产生的干扰不会影响到舰船通信系统其他设备工作。