淺析艦船雷達對通信系統(tǒng)的電磁干擾

盛德奎　黃宏友

【摘 要】主要研究艦船雷達對通信系統(tǒng)的電磁干擾，分析了艦船雷達電磁干擾輻射特性，并在此基礎(chǔ)上，對艦船通信系統(tǒng)電磁干擾抑制措施進行了討論。艦船雷達是艦船上重要的情報設(shè)備，使用頻譜從短波到毫米波，發(fā)射功率很高，峰值功率甚至達到幾十兆瓦。但是雷達發(fā)射機不僅輻射基本信號，還會產(chǎn)生強度很大的諧波以及非諧波寄生輻射，在艦船平臺上使用雷達設(shè)備，容易對通信系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，雷達和通信系統(tǒng)之間的相互干擾比較復(fù)雜，和多種因素有關(guān)。

【關(guān)鍵詞】艦船 雷達 電磁干擾

1 艦船雷達電磁干擾輻射

艦船雷達的大功率輸出設(shè)備以磁控管或者調(diào)速管為主，發(fā)射管的震蕩輸出特性直接影響到雷達發(fā)射機的輻射可特性。兩種發(fā)射管在非諧波輻射方面的差異很大，相關(guān)測量表明，磁控管的非諧波輻射比較豐富，占據(jù)頻譜很寬，管子結(jié)構(gòu)對非諧波輻射影響很大，涉及到所有頻段上的非諧波輻射，調(diào)速管卻不會產(chǎn)生較大功率的非諧波輻射。

1.1 基波輻射/邊帶功率分布

雷達發(fā)射矩形脈沖波，高分辨雷達發(fā)射的脈沖信號前后沿窄而陡，所以邊帶頻譜會產(chǎn)生很寬的射頻能量延伸，可能會和艦船通信機工作頻段重合，給通信系統(tǒng)造成干擾。如果矩形脈沖序列前后沿并不陡峭，則會出現(xiàn)離散型的頻譜，載頻兩側(cè)都有頻譜能量分布，相互間隔和脈沖重復(fù)頻率等效。

1.2 諧波發(fā)射

雷達的諧波發(fā)射是一個隨機變量，難以借助數(shù)學(xué)表達式精確表達，因此通常都使用概率統(tǒng)計方法進行分析，相關(guān)研究表明，諧波功率發(fā)射電平均值和諧波次數(shù)有關(guān)，諧波次數(shù)越多，發(fā)射電平將逐漸下降，和諧波次數(shù)對數(shù)成負相關(guān)。而且諧波發(fā)射電平偏差是一種典型正態(tài)分布，其比標準差不受諧波次數(shù)影響。

1.3 非諧波輻射

磁控雷達管發(fā)射機產(chǎn)生的非諧波輻射功率很大，經(jīng)過大量實驗，發(fā)現(xiàn)非諧波輻射功率比對應(yīng)諧波功率小，功率電平以及頻率都是沒有明顯規(guī)律的隨機變量，磁控管結(jié)構(gòu)、震蕩方式、調(diào)制器特征以及脈沖調(diào)制等都會對且產(chǎn)生影響。

1.4 寬帶噪聲

雷達發(fā)射機同樣會產(chǎn)生寬帶噪聲，雖然雷達發(fā)射機輻射能量比其他三種干擾要小，但是雷達和通信設(shè)備同時工作時，雷達寬帶噪聲會給通信機造成連續(xù)性干擾。

2 艦船雷達通信系統(tǒng)電磁干擾的抑制措施

為了適應(yīng)海上通信要求，艦船通信系統(tǒng)需要具有多種通信手段和多路信道同時工作的能力，這對艦船雷達通信系統(tǒng)電磁干擾抑制能力要求非常高，本文就以某商船的通信系統(tǒng)抗干擾工作實際為例，對艦船雷達通信系統(tǒng)電磁干擾抑制措施進行分析。

2.1 電磁兼容管理

2.1.1 工作頻率的合理分配

艦船控制系統(tǒng)上的所有設(shè)備都暴露在復(fù)雜的電磁環(huán)境下，所以有必要對所有設(shè)備進行統(tǒng)一的頻譜資源管理。艦船上配置了多種類型不同用途的雷達以及無線電通信設(shè)備，都是通信系統(tǒng)的主要干擾源。所以艦船無線電雷達系統(tǒng)設(shè)備應(yīng)該遵循國家《無線電頻譜劃分規(guī)定》要求，設(shè)定符合規(guī)范要求的頻率寬度，考慮到不僅僅會發(fā)射基波輻射，還有諧波、非諧波寄生輻射，所以需要對雷達開展現(xiàn)場測量和計算，來判斷雷達最佳頻率配置，減少雷達對通信系統(tǒng)造成的干擾。

2.1.2 系統(tǒng)布局規(guī)劃

大功率發(fā)射設(shè)備和高靈敏度通信系統(tǒng)接收設(shè)備應(yīng)該盡量相互遠離，所以需要對艦船上的收發(fā)設(shè)備進行統(tǒng)一布局，有效抑制耦合干擾。

（1）配置去耦：雷達發(fā)射機和艦船通信系統(tǒng)之間應(yīng)該形成一定的高程，將通信接受設(shè)備放置在雷達發(fā)射機的盲區(qū)之內(nèi)，也可以利用艦船上的設(shè)備和結(jié)構(gòu)將通信設(shè)備遮擋起來，并且干舷部天線之間需要設(shè)置一定的距離，這些措施能夠降低電磁干擾幾個分貝數(shù)。

（2）極化隔離去耦：布置雷達和通信設(shè)備時需要充分考慮極化隔離來消除可能的電子設(shè)備干擾，對可能受到影響的電子設(shè)備選擇不同的極化方式，進一步提高電磁干擾去耦度，在選擇干舷天線時應(yīng)該充分利用上層建筑，將其作為雷達發(fā)射天線和通信系統(tǒng)接收系統(tǒng)之間的有效隔離屏障，上層建筑能夠較好的遮蔽雷達發(fā)射機的高頻信號。

（3）屏蔽、濾波：屏蔽能夠降低電場強度電平，濾波則能夠限制受擾者的信號頻帶，接收機使用窄帶預(yù)選濾波器，能夠有效過濾掉天線上接收到的其他頻段雷達干擾信號，電磁兼容性能更好。

2.2 收發(fā)天線布置優(yōu)化

2.2.1 消除天線間干擾

為了有效消除天線之間的相互干擾，收發(fā)天線應(yīng)該選擇特性不同的天線，同時盡量減少天線數(shù)量，適當增加大功率天線之間的距離，姜天線手法區(qū)相互分開布置，不同頻段天線配置對應(yīng)的窄帶濾波器，而且為了消除天線和周邊金屬結(jié)構(gòu)之間出現(xiàn)的耦合效應(yīng)，天線應(yīng)該盡量布置在遠離金屬器件的地方，減小天線方向畸變。

2.2.2 非線性干擾抑制

一般艦船甲板上的金屬設(shè)備之間會出現(xiàn)非線性連線，因此會出現(xiàn)互調(diào)電磁干擾，影響通信電子設(shè)備正常工作頻率。金屬構(gòu)件電子設(shè)備正常工作頻率需要適當增加，并要進一步加強金屬構(gòu)件的活動電氣連接，金屬設(shè)備盡量不要暴露在艦船外部，艦船天線上的附件則盡量選擇非金屬材料，這一系列措施能夠有效降低非線性連接給通信系統(tǒng)造成的電磁干擾。

2.2.3 設(shè)備接地

通信系統(tǒng)接地能夠有效消除雷達發(fā)射機造成的干擾。設(shè)備接地有安全接地和電磁兼容接地兩種形式，安全接地是指將設(shè)備技術(shù)外殼接地，目的在于設(shè)備內(nèi)部絕緣破壞出現(xiàn)漏電時能夠?qū)㈦娏鲗?dǎo)入接地，保護人身安全。電磁兼容接地的目的則是接地釋放感應(yīng)電荷，保持金屬外殼的零電位，為艦船通信系統(tǒng)設(shè)置提供零電位參考，進一步消除電磁干擾，為了保證設(shè)備接地效果，巡檢過程中需要注意測試接地電阻，避免存在接地不良的情況。

2.3 綜合抑噪措施

2.3.1 艦船設(shè)計

造船廠需要對艦船設(shè)計方案進行持續(xù)優(yōu)化，積極引入更先進的造船技術(shù)，選擇抗干擾性能更強的通信電子設(shè)備，在設(shè)計階段認真分析電磁兼容和干擾相關(guān)問題，優(yōu)化電磁頻率分配，通過頻段的分配優(yōu)化來減少設(shè)備之間的相互干擾。

2.3.2 電纜敷設(shè)

電纜布線需要嚴格根據(jù)國家電纜輻射標準進行設(shè)計，結(jié)合線纜傳輸能量大小以及工作頻率對布線方案進行適當改進，定期檢測，保證電纜工作正常。

3 結(jié)語

雷達基波輻射、諧波/非諧波輻射、寬帶噪聲等都會對艦船通信系統(tǒng)造成干擾，通過對雷達對艦船通信系統(tǒng)干擾的分析，在此基礎(chǔ)上通過頻譜配置優(yōu)化、天線位置布置調(diào)整以及抗干擾設(shè)備和技術(shù)的應(yīng)用等措施，能夠獲得比較理想的抗干擾性能。