艦載電子裝備電磁干擾技術(shù)對(duì)策研究范文

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【摘要】近年來(lái)，電子技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)了艦載電子裝備的智能化、現(xiàn)代化升級(jí)，世界各國(guó)在加快海軍艦艇建造速度的同時(shí)，對(duì)電子裝備的研究給與了高度關(guān)注，其中就包括艦載電子裝備的抗電磁干擾技術(shù)。本文以此為研究?jī)?nèi)容，在分析電磁干擾對(duì)艦船電子裝備的影響的同時(shí)，從多個(gè)方面對(duì)提升艦載電子裝備抗電磁干擾的技術(shù)進(jìn)行討論，從而實(shí)現(xiàn)艦船電子裝備在復(fù)雜電磁環(huán)境下的穩(wěn)定性的提升，確保艦船綜合作戰(zhàn)效能。

【關(guān)鍵詞】艦載；電子裝備；電磁干擾；研究

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，以及世界各國(guó)海洋領(lǐng)土意識(shí)的不斷強(qiáng)化，艦載裝備的現(xiàn)代化成為世界各國(guó)海洋防御能力提升的重要內(nèi)容，在此情況下，則需要加快以電子裝備為核心的現(xiàn)代艦載裝備體系建設(shè)。然而，基于電子裝備對(duì)電磁信號(hào)的敏感特性，以及現(xiàn)階段艦載電子裝備密度的增加，使得電子裝備受電磁干擾的現(xiàn)象普遍存在，所以，通過(guò)對(duì)艦船電子裝備電磁干擾應(yīng)對(duì)技術(shù)的研究，才能夠在一定程度上確保電子裝備的穩(wěn)定性。

1電磁干擾對(duì)艦載電子裝備的影響

由于電子裝備密度的增加，以及艦艇內(nèi)部大功率電動(dòng)機(jī)的使用，導(dǎo)致艦艇內(nèi)部空間中的電磁環(huán)境較為復(fù)雜，在缺少科學(xué)應(yīng)對(duì)措施的情況下，會(huì)對(duì)艦載電子裝備造成不同程度的影響。

1.1降低電子裝備的性能

在艦載電子裝備的實(shí)際使用過(guò)程中，電磁干擾信號(hào)的存在將影響其內(nèi)部微弱信號(hào)的傳輸質(zhì)量，由此導(dǎo)致電子裝備的性能穩(wěn)定性下降。例如，艦載語(yǔ)音記錄系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠?qū)εc之相連的通信系統(tǒng)中的語(yǔ)音信息進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄，從而便于事后進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。然而，由于艦船內(nèi)部電磁干擾的存在，導(dǎo)致語(yǔ)音記錄系統(tǒng)、通信系統(tǒng)的工作性能明顯下降，語(yǔ)音記錄系統(tǒng)所記錄的數(shù)據(jù)信息并不完整。除此之外，對(duì)于某些大功率電機(jī)附近的電子裝備來(lái)說(shuō)，由于周圍交變磁場(chǎng)較強(qiáng)，在該環(huán)境中，其性能不僅下降嚴(yán)重，甚至還會(huì)降低其故障率升高，降低其使用年限。

1.2電子裝備的誤動(dòng)作

在艦載電子裝備的實(shí)際使用過(guò)程中，強(qiáng)電磁場(chǎng)的存在極易對(duì)雷達(dá)形成干擾，以至于雷達(dá)等具有定向跟蹤能力的探測(cè)設(shè)備誤認(rèn)為目標(biāo)信號(hào)，進(jìn)而發(fā)生虛警、誤動(dòng)作等現(xiàn)象。以無(wú)源探測(cè)雷達(dá)為例，在實(shí)施電子對(duì)抗的過(guò)程中，電子干擾設(shè)備發(fā)出的強(qiáng)大電磁波會(huì)被無(wú)源探測(cè)雷達(dá)所接收，此時(shí)，若電磁兼容系統(tǒng)未能發(fā)揮作用，將導(dǎo)致無(wú)源探測(cè)雷達(dá)對(duì)電磁波的主瓣區(qū)域作為目標(biāo)源，進(jìn)而提供虛假情報(bào)，并向指揮控制系統(tǒng)、武器防御系統(tǒng)發(fā)出錯(cuò)誤的目標(biāo)信號(hào)，若果所有系統(tǒng)均處于自動(dòng)操作狀態(tài)，則極易造成武器裝備誤發(fā)事故。并且，在一些大功率電子裝備中，普遍裝有了電磁繼電器，然而，在交流電供電不穩(wěn)定的情況下，由交流電形成的瞬時(shí)電磁場(chǎng)會(huì)破壞繼電器的吸合狀態(tài)，導(dǎo)致電子裝備工作異常。

2艦載電子裝備電磁干擾的應(yīng)對(duì)策略

電磁干擾的存在，是影響艦載電子裝備性能的主要因素之一，相比較來(lái)說(shuō)，電子裝備的大量使用雖然在某種意義上實(shí)現(xiàn)了艦船的現(xiàn)代化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化，但是，從實(shí)際應(yīng)用的角度來(lái)看，解決電磁干擾帶來(lái)的影響是提升艦船電子裝備作戰(zhàn)效能的前提之一。對(duì)此，可以通過(guò)電磁干擾的空間分布關(guān)系，分別提出艦載電子裝備電磁干擾應(yīng)對(duì)措施。

2.1艦艇內(nèi)部空間的電磁干擾應(yīng)對(duì)策略

由于趨膚效應(yīng)的存在，艦艇內(nèi)部干擾主要是由內(nèi)部電子裝備、電流轉(zhuǎn)換設(shè)備、大功率電機(jī)所產(chǎn)生，所以，根據(jù)電磁干擾形成的三要素，可以在干擾源、傳播路徑、干擾對(duì)象上采取相應(yīng)措施。

2.1.1電子裝備自身電磁干擾的應(yīng)對(duì)措施對(duì)于電子裝備來(lái)說(shuō)，其內(nèi)部硬件設(shè)計(jì)形成的電磁干擾較為常見(jiàn)，因此，強(qiáng)化對(duì)艦載電子裝備自身電磁干擾的應(yīng)對(duì)就顯得尤為重要。（1）根據(jù)電子裝備的具體設(shè)計(jì)情況，區(qū)分其內(nèi)部的干擾源與被干擾對(duì)象，如逆變器、線圈、繼電器等，通過(guò)獨(dú)立設(shè)計(jì)防護(hù)的措施來(lái)弱化電子裝備內(nèi)部干擾；（2）利用模塊化的設(shè)計(jì)方式，根據(jù)其功能的不同將其獨(dú)立開(kāi)來(lái)，通過(guò)有效的模塊防護(hù)措施，加強(qiáng)對(duì)電磁干擾信號(hào)的屏蔽效果；（3）在選用相關(guān)電子元器件的過(guò)程中，應(yīng)選擇電磁環(huán)境適應(yīng)性較強(qiáng)的電子元器件，尤其是對(duì)于一些容易被磁化的電子元器件來(lái)說(shuō)，需要通過(guò)嚴(yán)格的質(zhì)量檢測(cè)，否則，將對(duì)電子裝備的整體性能帶來(lái)影響。

2.1.2加強(qiáng)電流轉(zhuǎn)換設(shè)備的電磁干擾處理電流轉(zhuǎn)換設(shè)備在艦載電子裝備中有著較為普遍的應(yīng)用，然而，由于在其工作過(guò)程中，會(huì)形成大量的高次諧波信號(hào)，由于諧波信號(hào)的能量累積，導(dǎo)致其產(chǎn)生的電流也就相對(duì)增加，進(jìn)而形成具有規(guī)律性的電磁干擾信號(hào)。針對(duì)電流轉(zhuǎn)換過(guò)程中的電磁干擾，可以根據(jù)電容“隔直通交”的原理，在電流轉(zhuǎn)換設(shè)備與艦載電子裝備之間增加一個(gè)電容，且電容的規(guī)則應(yīng)當(dāng)以0.5μF最為適宜，并將電容另一端與機(jī)殼相連接，以有效減輕高次諧波對(duì)電子裝備的影響。然而，這里需要注意的是，對(duì)于橋式整流電路來(lái)說(shuō)，由于其結(jié)構(gòu)相對(duì)較為特殊，則需要根據(jù)橋式整流電路的電壓關(guān)系，將規(guī)格為0.5μF的電容接入其電壓對(duì)角線，如此，才能夠抵消高次諧波帶來(lái)的影響。以上電容規(guī)格的選擇主要是以艦載電子裝備普遍使用的50Hz交流電為依據(jù)，若對(duì)應(yīng)裝備的供電頻率發(fā)生變化，則電容的規(guī)格也應(yīng)當(dāng)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。

2.1.3大功率電機(jī)的電磁干擾處理大功率電機(jī)的使用會(huì)形成不同頻率的電磁干擾信號(hào)，對(duì)此，在艦船設(shè)計(jì)過(guò)程中，除了在空間劃分方面盡量保證大功率電機(jī)周圍無(wú)敏感電子設(shè)備外，還需要采取有效的電磁干擾處理技術(shù)，以降低由其對(duì)電子裝備的形成的電磁干擾。（1）通過(guò)增加阻尼的方式，可以避免大功率電機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中的轉(zhuǎn)速變化帶來(lái)的電流劇烈變化，使大功率電機(jī)周圍電磁場(chǎng)能夠維持在相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)；（2）大功率電動(dòng)機(jī)在工作過(guò)程中產(chǎn)生的電磁干擾主要包括共模電磁干擾和差模電磁干擾兩種，工模電磁干擾則可以在大功率電機(jī)的輸出端與地之間增加旁路電容，對(duì)于由大功率電動(dòng)機(jī)電刷與換向器形成的差模電磁干擾，則可以利用差模抑制電感進(jìn)行處理。由于大功率電機(jī)形成的電磁干擾較強(qiáng)，且電磁干擾信號(hào)的評(píng)率較為復(fù)雜，因此，在選用對(duì)應(yīng)電容、電感時(shí)，可以根據(jù)實(shí)際測(cè)量到的電磁干擾信號(hào)頻率范圍進(jìn)行選擇。

2.2艦艇外部空間的電磁干擾應(yīng)對(duì)策略

根據(jù)以往電子裝備的實(shí)際使用情況來(lái)看，針對(duì)艦艇外部空間的電磁干擾則可以采取以下應(yīng)對(duì)措施。

2.2.1電磁兼容設(shè)備的匹配性為實(shí)現(xiàn)對(duì)艦船有雷達(dá)等設(shè)備電磁信號(hào)的統(tǒng)一管理，大多數(shù)艦船可以通過(guò)電磁兼容設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)特定頻率的控制，以避免電磁信號(hào)管理混亂帶來(lái)的各種問(wèn)題。例如，在電子對(duì)抗進(jìn)行干擾的情況下，為避免電子干擾機(jī)柜發(fā)出的高功率電磁波信號(hào)耦合進(jìn)雷達(dá)裝備，則需要切斷雷達(dá)裝備在這一頻率上的接收通道，以確保本艦雷達(dá)裝備安全。電磁兼容設(shè)備的使用，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)來(lái)自于己方多個(gè)頻段電磁信號(hào)的有效管理，以充分利用有效的電磁信號(hào)資源，使艦面雷達(dá)、通信等電子設(shè)備能夠保持良好的性能。

2.2.2強(qiáng)化大功率通信天線的抗電磁干擾大功率通信天線在使用過(guò)程中會(huì)受到來(lái)自于不同干擾源的電磁波干擾，為此，則需要通過(guò)增加隔離度的方式來(lái)強(qiáng)化大功率天線的抗電磁干擾效果，其具體做法主要有以下幾種：（1）對(duì)于電子大功率電子通信裝備的天線來(lái)說(shuō)，則可以采取天線長(zhǎng)度的差異化處理，從而實(shí)現(xiàn)天線諧振頻率的參差效果；（2）盡量采用復(fù)合天線，以減少通裝備天線的數(shù)量，在節(jié)省艦面空間的同時(shí)，也能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)艦面空間的科學(xué)利用；（3）為降低主桅大功率天線的耦合干擾，則需要采取帶有平衡網(wǎng)的非對(duì)稱振子的共線排列方式，兩個(gè)振子的方向相反。

2.2.3艦載雷達(dá)的同頻干擾處置對(duì)于艦載雷達(dá)來(lái)說(shuō)，在周圍海域較為復(fù)雜的情況下，容易出現(xiàn)同頻干擾現(xiàn)象，直接反映在雷達(dá)顯示器上是較為混亂的雷達(dá)回波，但是，相關(guān)回波是來(lái)自于其他艦船或飛機(jī)雷達(dá)發(fā)出的電磁波。由于雷達(dá)設(shè)計(jì)的技術(shù)限制，其旁瓣電平將由于周圍天線、氣象儀等設(shè)備的影響而無(wú)法達(dá)到40dB。根據(jù)這一情況，則可以采用雷達(dá)接收機(jī)電路旁瓣抑制系統(tǒng)，從而將雷達(dá)旁瓣接受到的同頻干擾信號(hào)進(jìn)行抑制，從而避免來(lái)自于其它同頻雷達(dá)的電磁信號(hào)干擾。

3總結(jié)

目前，電子裝備已經(jīng)成為艦艇作戰(zhàn)效能提升的重要保障，各國(guó)現(xiàn)代艦艇的電子裝備密集程度也在隨之提高。盡管，建在電子裝備對(duì)艦艇內(nèi)外空間電磁環(huán)境的要求較高，且極易受到電磁信號(hào)的干擾，但是，利用電磁屏蔽、濾波、接地等技術(shù)，從電磁干擾的源頭、路徑、對(duì)象三個(gè)方面采取措施，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)電磁干擾<<上接107頁(yè)的有效抑制，促使艦艇的綜合作戰(zhàn)效能得到穩(wěn)定發(fā)揮。

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作者：茅于東 周叢曦 艾佳方 單位：滬東中華造船有限公司