淺談機(jī)動指揮通信車電磁兼容設(shè)計

王芳

【摘要】 電磁兼容是指設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作且不對該環(huán)境中任何事物構(gòu)成不能承受的電磁騷擾的能力。機(jī)動指揮通信車內(nèi)部電子設(shè)備高度密集化，大量的設(shè)備共同工作在同一電磁環(huán)境中，其電磁干擾的問題尤為突出，因此在機(jī)動指揮通信車設(shè)計中電磁兼容設(shè)計尤為重要。

【關(guān)鍵詞】 機(jī)動指揮通信車 電磁兼容 傳導(dǎo)干擾 輻射干擾

一、概述

機(jī)動指揮通信車是一個快速反應(yīng)的通信系統(tǒng)與信息系統(tǒng)有機(jī)集成的平臺，其以載車平臺作為基礎(chǔ)，集成計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、音視頻、通信、供配電等多種電子設(shè)備，充分利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和多媒體技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)對突發(fā)事件數(shù)據(jù)的收集、分析、處理、傳輸，對應(yīng)急指揮的輔助決策，對應(yīng)急資源的組織、協(xié)調(diào)和管理控制等功能。機(jī)動指揮通信車設(shè)備種類繁多，且車內(nèi)空間狹小，設(shè)備布局緊密；各種電源設(shè)備、無線設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備和音視頻設(shè)備集成在狹小的空間內(nèi)，系統(tǒng)間的電磁干擾和兼容問題就變得尖銳復(fù)雜，因此電磁兼容設(shè)計是系統(tǒng)設(shè)計中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，關(guān)系到系統(tǒng)運(yùn)行的正常性和穩(wěn)定性。

二、電磁兼容概念

電磁兼容一般指電氣及電子設(shè)備在共同的電磁環(huán)境中能執(zhí)行各自功能的共存狀態(tài)，即要求在同一電磁環(huán)境中的上述各種設(shè)備都能正常工作又不互相干擾，達(dá)到“兼容”狀態(tài)。可見電磁兼容的概念包括兩個部分，一是設(shè)備能夠抵抗所接受到的干擾而正常工作；另一個是設(shè)備所發(fā)射的電磁干擾不能影響其它設(shè)備的正常工作。

所有的電磁干擾都是由電磁干擾源、對該干擾敏感的設(shè)備、將電磁干擾源傳輸?shù)矫舾性O(shè)備的媒介（傳輸通道或偶合途徑）三個基本要素組合產(chǎn)生的，因此電磁兼容設(shè)計也要由這三個要素著手解決電磁干擾。

機(jī)動指揮通信車電磁兼容設(shè)計任務(wù)是確保人員的使用安全及系統(tǒng)內(nèi)部各設(shè)備在該電磁環(huán)境下完成對其規(guī)定的功能，不因環(huán)境的電磁干擾而失效或性能嚴(yán)重惡化；同時，各電子設(shè)備在正常工作時，對所處的環(huán)境發(fā)射的電磁干擾能量不超過規(guī)定值，使不希望存在的影響降低到可允許的程度，達(dá)到使系統(tǒng)內(nèi)部各電子設(shè)備都能正常、穩(wěn)定、可靠工作目的。

三、電磁兼容設(shè)計

抑制電磁干擾、確保系統(tǒng)電磁兼容性要從電磁干擾源、敏感設(shè)備及傳輸通道或偶合途徑三個產(chǎn)生電磁干擾的基本要素著手，即抑制干擾源；消除或減弱干擾耦合；增加敏感設(shè)備的抗干擾能力。

機(jī)動指揮通信車應(yīng)選用電磁兼容滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備。但是，由于系統(tǒng)使用環(huán)境的特殊性，運(yùn)行和安裝環(huán)境較為苛刻，部分產(chǎn)品為非標(biāo)產(chǎn)品，其電磁兼容性難以滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，在設(shè)計時針對這類產(chǎn)品進(jìn)行重點(diǎn)考慮，對設(shè)備布局、設(shè)備屏蔽、接地、熱傳導(dǎo)、傳導(dǎo)干擾和輻射干擾都根據(jù)具體設(shè)備詳細(xì)分析，制定相關(guān)應(yīng)對措施，使其對整系統(tǒng)的電磁兼容性影響最小。

鑒于應(yīng)急機(jī)動指揮系統(tǒng)的集成特點(diǎn)和使用特殊性，考慮人員的安全及系統(tǒng)的穩(wěn)定性，應(yīng)主要從電磁輻射安全、傳導(dǎo)干擾、輻射干擾和設(shè)備散熱等方面進(jìn)行電磁兼容綜合設(shè)計。

3.1人員安全設(shè)計

機(jī)動指揮通信車集成了多種無線通信設(shè)備，無線電磁輻射安全就成為電磁兼容設(shè)計的重點(diǎn)。當(dāng)無線設(shè)備天線安裝位置不恰當(dāng)時，電磁輻射泄露和輻射傳導(dǎo)至車內(nèi)經(jīng)車體耦合或反射可能形成對人體產(chǎn)生潛在危害風(fēng)險局部高輻射熱點(diǎn)。根據(jù)電氣與電子工程師學(xué)會/國際電磁兼容安全委員會標(biāo)準(zhǔn)IEEE C95.1-2005和我國國標(biāo)電磁輻射防護(hù)規(guī)定GB8702-2014所制定的射頻對人體照射安全規(guī)則，利用人體等效組織模型對機(jī)動指揮通信車的電磁輻射進(jìn)行全面設(shè)計，對天線的安裝位置、設(shè)備布局和人員位置做出優(yōu)化，確保使用人員處于輻射安全水平內(nèi)。

3.2抗傳導(dǎo)干擾設(shè)計

按照干擾的傳播路徑可以分為傳導(dǎo)干擾和輻射干擾兩類。所謂傳導(dǎo)干擾就是通過導(dǎo)電介質(zhì)將一個電網(wǎng)絡(luò)上的信號耦合到另一個電網(wǎng)絡(luò)，傳導(dǎo)耦合的途徑通常包括電源線、信號線、互連線、接地導(dǎo)體等。

傳導(dǎo)干擾為車內(nèi)電子設(shè)備的主要干擾源，其主要來源為開關(guān)電源和設(shè)備內(nèi)部的時鐘電路，影響車載音視頻、網(wǎng)絡(luò)等設(shè)備的時鐘參考電路。通過通信線纜的選型、隔離、屏蔽、濾波和接地等各項措施防止射頻能量沿電源線傳播，干擾車內(nèi)電子設(shè)備。

具體設(shè)計中控制電纜選用屏蔽電纜、模擬信號的傳輸線使用雙屏蔽雙絞線、不同模擬信號線獨(dú)立布線，有各自的屏蔽層、低壓數(shù)字信號選用雙屏蔽雙絞線等；針對設(shè)備可能存在的干擾源，依據(jù)其頻率特點(diǎn)以及可能被干擾的敏感設(shè)備特點(diǎn)，有針對性地選用電源濾波器件或信號線濾波器件，保證設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生的噪聲不向外泄漏，同時防止外部電子設(shè)備的交流線路產(chǎn)生的噪聲進(jìn)入設(shè)備，從而打到消除或減弱電磁干擾的目的。

3.3抗輻射干擾設(shè)計

所謂輻射干擾是指通過空間輻射傳播到敏感設(shè)備的干擾。輻射耦合的途徑主要包括天線耦合、導(dǎo)線感應(yīng)耦合和高頻信號感應(yīng)耦合。

機(jī)動指揮通信車集成的無線通信設(shè)備在向空間輻射有用頻率信號的同時也對空間內(nèi)設(shè)備形成干擾。輻射干擾輕則會造成系統(tǒng)性能嚴(yán)重下降，重則能致使設(shè)備無效。在應(yīng)急使用中，同頻干擾、鄰頻干擾等存在時，被干擾設(shè)備系統(tǒng)性能會嚴(yán)重惡化，致使不能通信或通信效果不佳，這類造成系統(tǒng)性能失效的無線輻射干擾容易被發(fā)現(xiàn)，并及時處理；而雜散干擾或阻塞干擾雖然會使系統(tǒng)的接受噪聲升高，引起通信性能或覆蓋距離會大大縮小，但設(shè)備仍能勉強(qiáng)使用，這類造成系統(tǒng)性能惡化干擾的很難被準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)。

同頻干擾是指無用信號的載頻與有用信號的載頻相同，并對接收同頻有用信號的接收機(jī)造成干擾。鄰頻干擾即是指相鄰或相近的頻道的信號之間的相互干擾，對這類干擾，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃是最為有效的改善方法，在進(jìn)行機(jī)動指揮通信車的設(shè)備選型及定制時，兼顧功能的同時要對無線頻率規(guī)劃和功率選擇上嚴(yán)格把關(guān)。

雜散干擾是指一個系統(tǒng)的發(fā)射頻段外的雜散發(fā)射落入另一個系統(tǒng)接收頻段內(nèi)造成的干擾，這類干擾影響設(shè)備接受靈敏度；

阻塞干擾是強(qiáng)干擾信號與有用信號同時進(jìn)入接收機(jī)，強(qiáng)干擾信號使得接收機(jī)鏈路的非線性器件飽和，產(chǎn)生非線性失真；

這類引起系統(tǒng)或設(shè)備性能惡化的干擾改善方法是根據(jù)各個無線設(shè)備的輻射性能和耦合路徑進(jìn)行詳細(xì)分析和計算。根據(jù)分析及計算結(jié)果在設(shè)計上對天線選擇、天線布局和射頻系統(tǒng)布線、濾波等進(jìn)行綜合考慮，使系統(tǒng)滿足電磁兼容性要求。必要時改善雜散干擾可以在干擾系統(tǒng)上安裝雜散抑制濾波器來實(shí)現(xiàn)，而改善阻塞干擾可以通過在接受系統(tǒng)安裝阻塞抑制濾波器來實(shí)現(xiàn)。

3.4散熱設(shè)計

大部分集成電路的電磁濾波器件在一定溫度下都會降低效用或失效，從而造成電磁兼容問題，嚴(yán)重的會造成通信鏈路中斷。由于機(jī)動指揮通信車內(nèi)設(shè)備數(shù)量多、安裝空間有限這一特殊性，其散熱設(shè)計也是整個設(shè)計中的難點(diǎn)和重點(diǎn)，因此需要依據(jù)集成電路中的電磁濾波器件的溫度特性及設(shè)備的散熱特性等，合理安排設(shè)備布局以利于設(shè)備散熱。如可以設(shè)計在機(jī)柜內(nèi)形成自然風(fēng)道進(jìn)行散熱降溫，必要時也可針對特有設(shè)備專門設(shè)計降溫措施，確保集成電路工作在合理的環(huán)境溫度中，避免因溫度問題引起濾波器功能下降，從而引發(fā)的電磁干擾現(xiàn)象出現(xiàn)。

四、結(jié)論

機(jī)動指揮通信車作為應(yīng)急機(jī)動指揮通信中心，在處理突發(fā)事件、事故應(yīng)急救援等方面具有舉足輕重的作用，系統(tǒng)的故障可能會延誤信息的搜集、處理及傳送，從而失去應(yīng)急防范、搶險救援的最佳時機(jī)，給人民群眾生命財產(chǎn)安全造成重大損失。

因此必須確保其系統(tǒng)在工作中的正常性和穩(wěn)定性。機(jī)動指揮通車的建設(shè)必須嚴(yán)格遵守相關(guān)電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行電磁兼容設(shè)計，確保系統(tǒng)內(nèi)的電磁干擾程度降低至可接受范圍，滿足電磁兼容性要求，確保整個系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]楊克俊.電磁兼容原理與設(shè)計技術(shù).北京：人民郵電出版社 ，2004.8

[2] Tim Williams 著，李迪等譯.電磁兼容設(shè)計與測試（第四版）.北京.電子工業(yè)出版社2008.3