導(dǎo)彈電磁環(huán)境干擾分析方法探討＊

張 銳

（91550部隊91分隊 大連 116021）

1 引言

現(xiàn)代戰(zhàn)爭中，導(dǎo)彈面臨的電磁環(huán)境越來越復(fù)雜。來自于武器系統(tǒng)內(nèi)部、作戰(zhàn)雙方的各種復(fù)雜的電磁波都將通過與導(dǎo)彈的耦合對系統(tǒng)內(nèi)敏感設(shè)備或元器件產(chǎn)生影響，甚至燒毀元器件，使導(dǎo)彈喪失作戰(zhàn)能力［1］。因此，導(dǎo)彈電磁環(huán)境的兼容性問題越來越受到軍方和研制單位的重視。

GJB1389A－2005《系統(tǒng)電磁兼容性要求》中規(guī)定系統(tǒng)應(yīng)與外部電磁環(huán)境兼容，以使系統(tǒng)的工作性能滿足要求。電磁環(huán)境與導(dǎo)彈的耦合有三種方式：電磁環(huán)境與導(dǎo)彈天線耦合、與外部敷設(shè)電纜耦合以及與彈體的耦合［2］。本文對各種電磁環(huán)境耦合干擾進行分析，并將分析所得干擾電平與導(dǎo)彈的相應(yīng)敏感度進行比較，給出導(dǎo)彈與電磁環(huán)境是否兼容的判定方法，最后針對分析結(jié)果評估電磁環(huán)境對導(dǎo)彈的干擾程度。

2 電磁環(huán)境干擾分析

2.1 電磁環(huán)境與接收天線的耦合干擾

電磁環(huán)境與導(dǎo)彈的接收天線耦合，在接收機輸入端產(chǎn)生干擾信號，將可能會堵塞接收通道，形成虛假信號，甚至燒毀接收機［3］。

2.1.1 接收機端口耦合功率計算

進行耦合功率計算前，需要獲取以下參數(shù)：

1）電磁環(huán)境條件：包括構(gòu)成電磁環(huán)境的輻射電場強度、頻率、極化、重復(fù)頻率、調(diào)制方式等［4］。

2）接收天線增益。

3）接收機的敏感度和接收器件的損傷閾值等。

電磁環(huán)境與導(dǎo)彈的天線耦合在接收機端口產(chǎn)生的干擾可按下式計算：

式中：P耦合（f）為干擾功率，W；E（f）為輻射電場強度，V／m；G為接收天線增益；Zw為波阻抗Ω；λ為頻率f的波長，m。

2.1.2 電磁環(huán)境與天線的耦合對導(dǎo)彈的干擾判定

若利用式（1）計算所得的耦合功率與接收機敏感度P敏感度（f）的關(guān)系滿足P耦合（f）＞P敏感度（f），則判定電磁環(huán)境可能對該導(dǎo)彈產(chǎn)生干擾。

下面針對電磁環(huán)境頻率處于接收機工作頻帶內(nèi)和工作頻帶外兩種情況，進一步分析如下：

1）電磁環(huán)境頻率在接收機工作頻帶內(nèi)

若電磁環(huán)境在接收機工作頻帶內(nèi)的干擾功率大于接收機靈敏度，并且電磁環(huán)境的信號重復(fù)頻率和調(diào)制方式與接收機工作信號相近，那么電磁環(huán)境將影響接收機的正常工作［5］。

由于電磁環(huán)境對接收機的干擾作用取決于電磁環(huán)境的頻率、強度、重復(fù)頻率、調(diào)制方式等，干擾機理極其復(fù)雜，定性分析與實際結(jié)果可能相差甚遠(yuǎn)。因此建議在具備試驗條件時，利用電磁兼容性試驗進一步驗證電磁環(huán)境對接收機的干擾作用。

分析加試驗驗證的方法，能夠準(zhǔn)確的判別電磁環(huán)境對接收機的干擾程度和干擾途徑，并能為導(dǎo)彈的電磁環(huán)境防護設(shè)計提供準(zhǔn)確依據(jù)。

2）電磁環(huán)境頻率在接收機工作頻帶外

若電磁環(huán)境的耦合功率干擾大于接收器件損傷閾值，則判定可能會對接收機產(chǎn)生干擾或器件損傷。

由于已知的接收機的帶外敏感度是借用其它同類型接收機的經(jīng)驗值，器件損傷閾值是參照器件手冊的額定值，在分析中可能不盡準(zhǔn)確，因此建議通過試驗驗證的方法獲得該系統(tǒng)接收機敏感度的實測值［6］。

依據(jù)分析結(jié)果，可以對接收機采取適當(dāng)?shù)臑V波、限幅等設(shè)計措施，設(shè)計改進的量值即為耦合干擾功率與接收機敏感度的差值。

2.2 電磁環(huán)境與導(dǎo)彈外部敷設(shè)電纜的耦合分析

導(dǎo)彈外部敷設(shè)電纜一般安裝在金屬編織套或電纜整流罩內(nèi)，以減少外部強電磁環(huán)境對電纜的影響，但透射電場仍然會與電纜芯線耦合形成干擾，傳導(dǎo)到導(dǎo)彈內(nèi)部［7］。導(dǎo)彈可能將干擾信號誤認(rèn)為控制信號，從而做出錯誤動作和發(fā)出錯誤指令。

進行耦合電壓計算前，需要獲取以下參數(shù)：

1）電磁環(huán)境條件：包括構(gòu)成電磁環(huán)境的輻射電場強度、頻率、極化、重復(fù)頻率、調(diào)制方式等。

2）外部敷設(shè)的電纜長度、間距。

3）金屬編織套或電纜整流罩的屏蔽效能。

4）外部電纜及導(dǎo)彈的敏感度。

5）電纜線上信號參數(shù)：信號的頻率、電平、信號形式等。

2.2.1 透射電場強度計算

電磁環(huán)境透過金屬編織套或整流罩照射到電纜芯線上的輻射電場強度為

式中：E1為透射電場強度，V／m；E。為輻射電磁強度，V／m；SE為金屬編織套和整流罩的總體屏蔽效能，dB。

其中，電纜金屬編織套的屏蔽效能目前尚無精確計算公式，只能參考生產(chǎn)廠家提供的數(shù)據(jù)，或用實驗的方法確定，工程計算中認(rèn)為，雙絞屏蔽、單線屏蔽并整束屏蔽的電纜屏蔽效能一般不低于40dB，另一方面，電纜整流罩的屏蔽效能，不僅取決于整流罩的材料，也取決于整流罩的安裝?？偟膩碚f，電纜整流罩和屏蔽套的總體屏蔽效能一般可以達到80dB［8］。

2.2.2 透射電場在電纜芯線上產(chǎn)生的耦合電壓的計算

透射電場在芯線上耦合電壓為

式中：V耦合為透射電場E1在電纜芯線上產(chǎn)生的耦合電壓，V；E1為電場強度，V／m；β為相位常數(shù)，β＝2π／λ，m－1。

2.2.3 電磁環(huán)境與外部電纜的耦舍干擾對導(dǎo)彈的干擾判定

若式（3）計算所得的耦合干擾電平高于導(dǎo)彈的敏感度，即V耦合＞V敏感度，則判定可能產(chǎn)生電磁干擾。

但是，考慮到電磁環(huán)境干擾一般為高頻干擾，如果電纜相關(guān)設(shè)備的工作頻率為低頻，那么導(dǎo)彈受到干擾的可能性會大大降低，這也與設(shè)備的濾波特性相關(guān)［9］。

2.3 電磁環(huán)境與導(dǎo)彈殼體的耦合干擾分析

在導(dǎo)彈的研制階段，針對彈體的屏蔽效能會開展一系列設(shè)計和試驗，殼體屏蔽效能優(yōu)劣直接影響到系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的正常工作。電磁環(huán)境與殼體耦合，其輻射電場將通過殼體接縫和開孔進入系統(tǒng)內(nèi)部，會對殼體內(nèi)設(shè)備形成輻射電場干擾［10］。

進行屏蔽效能計算前，需要獲取以下參數(shù)：

1）電磁環(huán)境條件：包括構(gòu)成電磁環(huán)境的輻射電場強度、頻率、極化、重復(fù)頻率、調(diào)制方式等。

2）導(dǎo)彈各個關(guān)鍵部位的結(jié)構(gòu)和屏蔽效能。

3）系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的輻射電場敏感度。

2.3.1 殼體關(guān)鍵部位屏蔽效能計算方法

關(guān)鍵部位是指影響殼體屏蔽效能的開孔、開縫等結(jié)合處。

縫隙對入射電磁場的屏蔽作用表現(xiàn)為傳輸損耗和反射損耗，理論計算公式為

式中：t為縫隙的深度；g為縫隙的長度；K為縫隙開口處波阻抗與空間入射波的波阻抗之比值。

2.3.2 電磁環(huán)境透射殼體對導(dǎo)彈的干擾評定

根據(jù)式（2），將導(dǎo)彈殼體上關(guān)鍵部位的電磁環(huán)境條件E0扣去殼體屏蔽效能SE，即可得到電磁環(huán)境透射入彈內(nèi)該處的電場輻射強度E1［12］。

將透射電場強度E1與導(dǎo)彈內(nèi)設(shè)備的電場輻射敏感度E敏感度（f）進行比較，如果滿足E1（f）＞E敏感度（f），則判定電磁環(huán)境的透射可能影響導(dǎo)彈的正常。這種情況下，對殼體應(yīng)采取進一步屏蔽或提高系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的敏感度，設(shè)計改進的量值即為透射電場強度與設(shè)備敏感度的差值。

3 結(jié)語

本文提出了導(dǎo)彈的強電磁環(huán)境干擾分析方法，全面地分析了電磁環(huán)境對導(dǎo)彈產(chǎn)生干擾的三種途徑，為強電磁干擾環(huán)境下作戰(zhàn)的導(dǎo)彈的電磁環(huán)境防護和系統(tǒng)設(shè)計改進提供了理論依據(jù)和量化的改進指標(biāo)。該方法在工程中具有較好的可操作性及可行性。

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