基于電磁干擾環(huán)境構(gòu)建問題的思考

常晨

摘 要：隨著電子技術(shù)的發(fā)展和武器裝備信息化進程的加快，各種民用電子設(shè)備和軍用信息化武器大量使用，區(qū)域電磁環(huán)境變得異常復(fù)雜，電磁干擾到處存在，各設(shè)備之間的相互影響越來越明顯。為使各種電子系統(tǒng)或設(shè)備保持協(xié)調(diào)有序的工作，必須有效抑制各種有害干擾，提高設(shè)備抗干擾能力，形成一個電磁兼容性比較好的區(qū)域電磁環(huán)境。本文從電磁干擾的危害入手，分析防空反導(dǎo)武器面臨典型電磁干擾環(huán)境的構(gòu)建，并闡述了改善電磁兼容性的基本措施。

關(guān)鍵詞：電磁；干擾；構(gòu)建

前言：隨著信息技術(shù)的發(fā)展和戰(zhàn)場環(huán)境的日益復(fù)雜，防空反導(dǎo)武器裝備的建設(shè)面臨越來越嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。各類新型機載、彈載干擾設(shè)備的出現(xiàn)，使得未來的戰(zhàn)場電磁環(huán)境呈現(xiàn)干擾樣式多、占用頻譜寬、組合形式豐富、使用模式多變、時空特性變化快等特點，對防空反導(dǎo)武器系統(tǒng)研制及其抗干擾能力提升、作戰(zhàn)效能發(fā)揮具有重大影響。因此，必須在防空反導(dǎo)武器裝備研制過程中，加強貼近實戰(zhàn)的電磁干擾環(huán)境的構(gòu)建研究，為其抗干擾設(shè)計、抗干擾性能驗證試驗提供基礎(chǔ)支撐。

1 電磁干擾的危害

1.1對電子設(shè)備的危害

強烈的電磁干擾可以使電子設(shè)備的元器件降低效能或燒毀。一般硅晶體管極間反向擊穿電壓都比較低，而且會隨著溫度的升高而下降，強電磁干擾很容易損壞它們。電磁干擾中的尖峰電壓有可能擊穿晶體管產(chǎn)生短路。晶體管在射頻電磁波的照射下，甚至能吸收足夠的能量使結(jié)溫升高，造成二次擊穿而損壞。電磁干擾還可造成電子儀器設(shè)備的性能改變和功能失效，特別是精密儀表更容易受損，所以通常要做好電磁屏蔽[1]。

1.2對武器裝備的危害

當(dāng)強輻射電磁波通過電引信設(shè)備的控制線路時，感應(yīng)耦合形成的干擾電流有可能觸發(fā)引信使發(fā)射系統(tǒng)點火或起爆裝置爆炸。在軍工裝備的火工品系統(tǒng)工程設(shè)計中，會明確規(guī)定安全距離和安全系數(shù)，以及防靜電場工作車間和防靜電操作的要求，以便控制電磁干擾可能造成的危害。

1.3對燃油的危害

部分燃油在強電磁場作用下有可能出現(xiàn)燃燒和爆炸等危險情況，一般常見的有直接照射引爆和電火花點燃起爆兩種情況。如果在大功率發(fā)射天線周圍給飛機加油，那么當(dāng)油槍嘴從飛機油箱中抽出來的瞬間就有可能引起爆炸。因為油槍、接地電纜和飛機機體構(gòu)成了一個射頻接收電路，接收到的電磁干擾能量可使油槍和飛機油箱之間產(chǎn)生高達150V的電勢，形成約0.12A的電流，所以油槍嘴離開油箱時會引起電弧放電，產(chǎn)生的電火花會使燃油燃燒起爆。

1.4對戰(zhàn)場電磁環(huán)境的污染危害

戰(zhàn)場使用電磁頻譜包含了從聲波到光波的所有頻譜，涉及通信、雷達、導(dǎo)航、敵我識別、預(yù)警探測、制導(dǎo)等電磁信號。電子設(shè)備和系統(tǒng)由地面不斷升空，逐步向天滲透，使得戰(zhàn)場信號密度、強度、頻譜范圍達到一種全新狀況。而且采用的電子設(shè)施中包含有大功率的發(fā)射裝置、全向收發(fā)天線，這些強輻射源在某一局部范圍內(nèi)構(gòu)成重度復(fù)雜電磁環(huán)境。電磁信號密度越來越大，而且頻帶間隔小，極容易產(chǎn)生不同類型裝備之間的互擾現(xiàn)象，可能使電子偵察失效、通信中斷、雷達致盲、指揮系統(tǒng)和作戰(zhàn)保障系統(tǒng)癱瘓。

2 防空反導(dǎo)武器面臨典型電磁干擾環(huán)境的構(gòu)建

2.1典型電磁干擾場景

空襲作戰(zhàn)中電子對抗雙方可采取的戰(zhàn)術(shù)與技術(shù)千變?nèi)f化，難以一一描述清楚，只能針對特定武器系統(tǒng)的使命和用途，根據(jù)目前的分析與想定，提煉出具有代表性的和未來可能面臨的典型干擾場景，作為設(shè)計、試驗驗證、考核鑒定的基本依據(jù)。

2.2干擾裝備技術(shù)參數(shù)描述

從干擾裝備類型、干擾參數(shù)等方面給出武器裝備面臨的典型干擾裝備技術(shù)參數(shù)的描述方法，以便作為研究對象和設(shè)計依據(jù)[2]。

2.3干擾裝備戰(zhàn)術(shù)運用模式

2.3.1遠距支援干擾

電子干擾飛機配置在攻擊飛機編隊之外，通常位于戰(zhàn)區(qū)防御之外，電子干擾飛機以一定航線在一定區(qū)域內(nèi)盤旋。它所攜帶的干擾設(shè)備輻射與防守方電子系統(tǒng)相同頻段的連續(xù)波噪聲或脈沖干擾信號，干擾防守方導(dǎo)彈系統(tǒng)和其它電子系統(tǒng)，以保護己方飛機或?qū)楉樌麍?zhí)行任務(wù)。遠距支援干擾是編隊外支援干擾戰(zhàn)術(shù)的一種，是突防作戰(zhàn)時常用的電子戰(zhàn)戰(zhàn)術(shù)之一。

2.3.2遠距通信干擾

戰(zhàn)術(shù)運用上與遠距支援干擾相同，僅是干擾頻段針對低頻段的指揮系統(tǒng)進行干擾，一般與遠距支援干擾配合使用。

2.3.3近距支援干擾

專職電子戰(zhàn)飛機作為攻擊機編隊的先導(dǎo)機伴隨編隊一起突防，當(dāng)飛到目標(biāo)地空導(dǎo)彈陣地附近上空時，專職干擾飛機脫離編隊，在目標(biāo)附近上空沿戰(zhàn)場前沿己方一側(cè)盤旋飛行，連續(xù)施放干擾，以掩護攻擊轟炸機對地面目標(biāo)的攻擊和返航。近距支援干擾是一種編隊外支援干擾戰(zhàn)術(shù)[3]。

2.3.4隨隊干擾

電子干擾飛機在給定的空域內(nèi)，伴隨攻擊飛機編隊飛行，施放干擾，掩護己方攻擊飛機編隊突防。隨隊支援干擾是一種編隊內(nèi)支援干擾戰(zhàn)術(shù)。

3 改善電磁兼容性的基本措施

3.1頻域上要進行隔離

對于干擾產(chǎn)生源要進行嚴(yán)格的隔離，有效抑制輻射源產(chǎn)生的有害雜波和多次諧波，減少干擾信號的產(chǎn)生。其次，對長信號傳輸線輸送的信號進行頻域信號處理，可在信號傳輸中采用擴頻技術(shù)、偽隨機碼調(diào)制技術(shù)等。避開電磁干擾信號的頻域范圍，防止電磁干擾。最后就是對敏感電子設(shè)備工作頻域進行隔離保護，使其免受電磁干擾的危害。

3.2空域上可采取屏蔽

從空域上采取電磁防護措施時，對于強輻射源和高靈敏度的接收設(shè)備，首先應(yīng)該從發(fā)射機和接收機的天線技術(shù)做起，盡量變窄波束寬度，降低副瓣電平。發(fā)射機副瓣波束對周圍電磁危害較大，而且往往容易引來反輻射武器的攻擊，所以要盡量抑制天線副瓣，減少電磁危害。偵察裝備接收機副瓣容易引起測向錯誤，造成情報失真，所以要使測向天線主瓣波束寬度盡量的窄，同時降低副瓣電平或采用副瓣對消技術(shù)，盡量抑制干擾信號進入接收機[4]。其次就是各種電子設(shè)備箱體上的任何小孔、縫隙都能引起電磁波的耦合進入機箱，耦合進來的干擾信號對機箱內(nèi)的集成電路和一些敏感元器件直接作用很容易產(chǎn)生干擾危害。減小空間輻射耦合的防護主要靠屏蔽的方法，屏蔽可以分為電場屏蔽和磁場屏蔽，一般用金屬銅、鋁等制作屏蔽盒抑制電磁干擾。

3.3時域上得適時回避

當(dāng)干擾出現(xiàn)的時間與信號出現(xiàn)的時間無確定規(guī)律、或無法預(yù)測時，只能采用被動時域回避法，即在瞬時干擾的前期征兆出現(xiàn)時，利用高速電子開關(guān)立即關(guān)閉信號通道、切斷電源，使系統(tǒng)暫時停止工作，并將存儲的信息迅速轉(zhuǎn)移至存儲器中，待瞬時干擾過去后，再重新打開信號通道、接通電源，恢復(fù)系統(tǒng)工作。這種方法特別適用于對衛(wèi)星、航天飛行器、飛行中的導(dǎo)彈等電子系統(tǒng)的防護，因為它們很難采用屏蔽隔離等防護方法來有效減弱電磁脈沖輻射，而系統(tǒng)短時間暫停工作對電子系統(tǒng)的影響不很大[5]。

結(jié)語：目前，現(xiàn)有典型電磁干擾環(huán)境描述、抗干擾指標(biāo)體系、試驗與評估等方法，己無法滿足目前和今后一段時期內(nèi)的防空反導(dǎo)武器抗干擾設(shè)計的發(fā)展需求。因此，需要深入研究電磁干擾環(huán)境的描述和構(gòu)建方法，在掌握機載電子干擾設(shè)備與防空導(dǎo)彈禍合關(guān)系和互敏感關(guān)系的基礎(chǔ)上，明確航空電子戰(zhàn)裝備技術(shù)指標(biāo)體系。

參考文獻：

[1]劉尚合，劉衛(wèi)東. 電磁兼容與電磁防護相關(guān)研究進展[J]. 高電壓技術(shù)，2014，06：1605-1613.

[2]李永剛. 機載光電偵察平臺環(huán)境適應(yīng)性研究[D].中國科學(xué)院研究生院（長春光學(xué)精密機械與物理研究所），2014.

[3]盧育中. 小型飛行器復(fù)雜電磁環(huán)境下的電磁干擾耦合及防護研究[D].西安電子科技大學(xué)，2013.

[4]楊曉芳. 強電磁干擾環(huán)境下多徑路由算法的研究[D].重慶理工大學(xué)，2016.

[5]王超，陳飛，戎建剛. 天線口面電磁干擾環(huán)境表征參數(shù)的計算方法[J]. 航天電子對抗，2016，05：18-24.