電磁環(huán)境因素對艦載武器裝備可靠性的影響分析及對策

陳 猛

（中國人民解放軍第四八零六工廠軍械修理廠，寧波 315834）

艦載武器裝備的電子信息化程度不斷提高，在一定程度上推動(dòng)了艦載武器裝備的智能化、自動(dòng)化發(fā)展，但是，受制于電子設(shè)備對電磁信號(hào)的敏感特性，從而導(dǎo)致在復(fù)雜電磁環(huán)境下，艦載武器裝備的可靠性明顯降低?；谶@一原因，電磁干擾被視作影響艦載武器裝備性能的元兇之一，強(qiáng)化艦載武器裝備對復(fù)雜電磁環(huán)境的適應(yīng)性就成為艦艇武器裝備設(shè)計(jì)過程中需要重點(diǎn)考慮的內(nèi)容。

1 電磁環(huán)境兼容性概述

所謂電磁環(huán)境兼容性，是指某一研究對象能夠在特定電磁環(huán)境中保持其原有功能和狀態(tài)的能力，電磁環(huán)境兼容性越強(qiáng)，則該對象在復(fù)雜電磁環(huán)境中的可靠性也就越高。

通常來講，電磁環(huán)境兼容性的研究需要同時(shí)滿足三個(gè)要素，其分別為電磁干擾源、敏感設(shè)備、耦合通道，缺少任何一個(gè)要素，則電磁環(huán)境兼容性的研究也就失去了其意義。首先，電磁干擾源有兩種類型，一種是自然因素引起的電磁干擾，如雷電、太陽風(fēng)暴等，另一種則是人為因素制造的電磁干擾，如高頻通信電磁波、電子干擾機(jī)等；其次，敏感設(shè)備是指一些工作狀態(tài)受空間電磁信號(hào)影響較為明顯的設(shè)備，其主要是由于電磁感應(yīng)原理所導(dǎo)致的感應(yīng)電流與感應(yīng)電壓存在；最后，耦合路徑主要包括傳導(dǎo)耦合干擾和輻射耦合干擾，傳導(dǎo)耦合干擾是指干擾信號(hào)在相連網(wǎng)絡(luò)中的持續(xù)傳遞，而輻射耦合干擾則是通過電磁感應(yīng)的方式對敏感設(shè)備形成干擾。

2 電磁環(huán)境對艦載武器裝備可靠性的影響

在實(shí)際應(yīng)用過程中，受艦艇內(nèi)、外電磁環(huán)境的影響，以及艦載武器裝備的電磁環(huán)境適應(yīng)性的不同，從而導(dǎo)致其可靠性也有所差異。因此，關(guān)于電磁環(huán)境對艦載武器裝備可靠性的影響就需要具體問題具體分析。

2.1 艦載武器裝備點(diǎn)火電路失效

對于大多數(shù)艦載武器裝備來說，擊發(fā)按鈕已經(jīng)由早期的機(jī)械式擊發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)殡姄舭l(fā)，因此，可靠的點(diǎn)火開關(guān)與電路設(shè)計(jì)就成為艦載武器裝備成功擊發(fā)的關(guān)鍵。然而，在復(fù)雜電磁環(huán)境下，點(diǎn)火電路中電子元器件的性能會(huì)受到不同程度的影響，繼而導(dǎo)致艦載武器裝備點(diǎn)火電路失效，無法正常擊發(fā)。

2.2 艦載武器裝備內(nèi)部電磁干擾現(xiàn)象

對于某些艦載武器裝備，其內(nèi)部電路較為復(fù)雜，除低功率交流電、直流電以外，也會(huì)使用到大功率交流電，因此，由此帶來的電磁干擾也不容忽視。以帶有伺服電機(jī)的交流控制系統(tǒng)來說，伺服電機(jī)工作過程中會(huì)形成強(qiáng)大的電磁場，內(nèi)部控制系統(tǒng)中的電子元器件均會(huì)受到不同程度的電磁干擾，尤其是一些感性元件所形成的感應(yīng)電動(dòng)勢，存在削弱控制系統(tǒng)電流的可能，因此，艦載武器裝備內(nèi)部電磁干擾問題也成為艦載武器裝備電磁兼容性設(shè)計(jì)過程中需要考慮的問題之一。

2.3 高頻耦合干擾

艦載雷達(dá)與通信裝備是高頻耦合干擾的主要干擾源，尤其是大功率雷達(dá)、通信設(shè)備開機(jī)后，外部空間的電磁信號(hào)強(qiáng)度瞬間升高，分布于外部空間的艦載武器裝備則極易受到多種路徑下的高頻耦合干擾，并直接或間接影響到艦載武器裝備的可靠性。

例如，艦載搜索雷達(dá)開機(jī)的情況下，艦載武器裝備的獨(dú)立搜索雷達(dá)則無法正常使用，其主要原因是由于兩種雷達(dá)體制相類似，極易形成高頻耦合干擾。

3 艦載武器裝備抗電磁干擾的策略

電磁干擾是針對艦載武器裝備的軟殺傷手段，除應(yīng)對自身形成的電磁干擾以外，強(qiáng)化艦載武器干擾的電磁兼容性也是提升其戰(zhàn)場適應(yīng)能力的必然要求。由此，在艦載武器裝備電磁兼容性設(shè)計(jì)過程中，就需要考慮到不同電磁環(huán)境對其形成的干擾，并采取科學(xué)的方法進(jìn)行處置。

3.1 干擾源的電磁輻射管控

作為電磁兼容性問題產(chǎn)生的三大要素之一，針對干擾源的處理則側(cè)重于對其電磁輻射進(jìn)行有效管控，具體手段包括兩種方式。首先，通過加裝屏蔽罩、屏蔽網(wǎng)等方式，阻礙電磁輻射的泄漏，降低空間內(nèi)的電磁信號(hào)強(qiáng)度；其次，改進(jìn)艦載武器裝備設(shè)計(jì)思路，利用若電磁輻射技術(shù)取代強(qiáng)電磁輻射技術(shù)，如使用交直流轉(zhuǎn)換器與隔離設(shè)備減小噪聲信號(hào)產(chǎn)生的電磁干擾。

然而，這里需要注意的是，在進(jìn)行電磁輻射管控的過程中，對于加裝屏蔽罩、屏蔽網(wǎng)的處置方式，需要做好接地處理，否則，強(qiáng)電磁環(huán)境會(huì)導(dǎo)致屏蔽罩、屏蔽網(wǎng)形成感應(yīng)電動(dòng)勢，對艦載武器裝備的可靠性存在著潛在威脅。

3.2 艦載武器裝備電路設(shè)計(jì)的科學(xué)性

電路設(shè)計(jì)是預(yù)防電磁兼容性問題的重要前提，因此，為實(shí)現(xiàn)艦載武器裝備電路設(shè)計(jì)的電磁兼容性，則需要做到以下幾個(gè)方面。

第一，印制電路板的設(shè)計(jì)，需要對模擬電路和數(shù)字電路進(jìn)行明確區(qū)分。

第二，對于電路設(shè)計(jì)中的高頻數(shù)字信號(hào)線，應(yīng)當(dāng)盡量縮短信號(hào)線的長度，同時(shí)，電路中的主要信號(hào)線應(yīng)當(dāng)分布于印制電路板的中心位置，且高頻數(shù)字信號(hào)線需要與電源線之間采取隔離措施。

第三，電路設(shè)計(jì)中的地線與電源線應(yīng)當(dāng)選擇合適的寬度，隨著電路板印制條寬度的增加，其對應(yīng)的阻抗隨之減小，在此情況下，電路中的干擾噪聲則明顯減少。

第四，艦載武器裝備電路設(shè)計(jì)中的電子元器件應(yīng)當(dāng)選擇貼片式，避免長管腳在復(fù)雜電磁環(huán)境下形成的感應(yīng)電動(dòng)勢與感應(yīng)電流，以確保電子元器件性能的穩(wěn)定。

第五，為隔離來自于電源線的外部電磁干擾，在艦載武器裝備電源接入部分則需要使用濾波電容，以保證供電品質(zhì)達(dá)到要求。除此之外，為提升電路的可靠性，對于數(shù)字電路中接近電源端的部分應(yīng)盡量采用鉭電容，以獲取最低的對地阻抗，使干擾電流能夠順利被隔開。

3.3 切斷艦載武器裝備的電磁耦合路徑

從技術(shù)角度分析，艦載武器裝備的電磁耦合路徑較多，對此，主要方法是利用次屏蔽技術(shù)和接地技術(shù)抑制耦合路徑的形成。首先，根據(jù)艦載武器裝備對電磁環(huán)境的適應(yīng)性，為其設(shè)計(jì)滿足要求的金屬屏蔽罩，屏蔽罩的材料、厚度應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求；其次，針對艦載武器裝備設(shè)計(jì)中的接地部分需要嚴(yán)格遵守“一點(diǎn)接地”原則，避免“多點(diǎn)接地”在系統(tǒng)內(nèi)部形成接地回路，這是由于接地回路與電磁場切割會(huì)再次形成感應(yīng)電動(dòng)勢，繼而對艦載武器裝備的可靠性造成影響。

4 結(jié)束語

艦載武器裝備的可靠性直接關(guān)系到水面艦艇的綜合作戰(zhàn)能力，在艦載武器裝備電子信息化水平不斷提升的同時(shí)，強(qiáng)化以抗電磁干擾能力為核心的艦載武器裝備可靠性研究就顯得尤為重要。除現(xiàn)階段普遍使用的次屏蔽技術(shù)以外，根據(jù)電磁干擾形成的三要素，還可以從電磁干擾耦合路徑進(jìn)行著手，優(yōu)化電路設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)對艦載武器裝備更加全面的電磁防護(hù)。