劉相春 奚秀娟

1 海軍裝備部 艦船辦，北京 100071 2 中國艦船研究設(shè)計中心電磁兼容性重點實驗室，湖北武漢 430064

1 引 言

國際上近年推出的現(xiàn)代艦船研制方案或概念設(shè)計方案，均有一個明顯的技術(shù)特征——高度隱身外形下的集成上層建筑，如美國的DDG-1000驅(qū)逐艦和CVN-21、CVN-78航空母艦。眾所周知，艦船上層建筑的設(shè)計形式很大程度上取決于其上各種傳感器的布置需求，一般情況下，艦載探測、通信、導(dǎo)航、電子對抗、武器制導(dǎo)以及近年逐步形成的用于多平臺協(xié)同作戰(zhàn)的高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ芫x不開射頻收發(fā)設(shè)備［1-2］。因此，一艘艦船的作戰(zhàn)能力很大程度上取決于其裝載的射頻收發(fā)設(shè)備的能力以及聯(lián)合使用效能。在射頻可用頻段非常有限的情況下，通常艦船上射頻設(shè)備的數(shù)量越多、布置越密集、每個設(shè)備實際使用的頻譜越寬，相互之間越易產(chǎn)生電磁干擾。當(dāng)射頻設(shè)備的發(fā)射功率較大、接收靈敏度較高時，即使設(shè)備之間主工作頻率不發(fā)生沖突，大功率源的帶外雜波也足以導(dǎo)致高靈敏度接收設(shè)備受到致命的寬頻譜干擾，且難以通過頻率管控消除。因此，在實現(xiàn)艦船高度隱身外形和高度集成的上層建筑的同時，如何避免因天線高度密集布置而產(chǎn)生EMC問題，在業(yè)界普遍認(rèn)為是一個難題。走出此種困境的出路通常有兩條：

1）大幅減少艦船上大功率輻射源和敏感設(shè)備的數(shù)量，實現(xiàn)在有限的平臺空間進(jìn)行隔離度更大的天線布局。例如，通過多平臺無縫隙協(xié)同實現(xiàn)對遠(yuǎn)程目標(biāo)的探測和武器制導(dǎo)，降低對單艦雷達(dá)自主探測能力的要求，減少大功率雷達(dá)配置數(shù)量；通過提高艦船通信、導(dǎo)航和情報偵察等信息共享能力，實現(xiàn)多設(shè)備或系統(tǒng)共用天線，大幅減少單艦平臺上各種信息傳輸天線的配置數(shù)量。這種真實意義上的射頻集成，需要對傳統(tǒng)的電子系統(tǒng)獨立設(shè)計模式做出革命性的改變。

2）通過射頻設(shè)備參數(shù)設(shè)計與總體EMC設(shè)計的高度協(xié)調(diào)，實現(xiàn)資源的協(xié)調(diào)分配。當(dāng)天線集成共用程度不足時，過度小型化的上層建筑雖然有較理想的隱身特性，但EMC往往會嚴(yán)重劣化，使艦船眾多功能強大的射頻設(shè)備因喪失同時工作的能力而造成浪費，并造成艦員協(xié)調(diào)使用困難。在此條件下，通過射頻設(shè)備參數(shù)設(shè)計與總體EMC設(shè)計的高度協(xié)調(diào)，在精確的數(shù)字化設(shè)計指導(dǎo)下，實現(xiàn)射頻資源協(xié)調(diào)分配，追求戰(zhàn)技指標(biāo)與EMC指標(biāo)平衡，并有針對性地采取天線形式與上層建筑結(jié)構(gòu)最佳共形、隔離材料應(yīng)用等一系列總體設(shè)計措施，從而最大程度減少因電磁不兼容帶來的破壞。

提高艦船總體的EMC統(tǒng)一設(shè)計能力，實現(xiàn)精確的數(shù)字化設(shè)計模式，成為未來艦船EMC設(shè)計的發(fā)展方向。

2 現(xiàn)代艦船EMC數(shù)字化設(shè)計方法

2.1 EMC數(shù)字化設(shè)計需求

通常，在艦船論證階段是由論證或設(shè)計部門共同進(jìn)行多種總體方案的EMC論證［3-4］，對于復(fù)雜和造價昂貴的軍艦，更需經(jīng)過長時間、充分的方案論證，以遴選出滿足各項預(yù)期性能要求的艦船方案。如何縮短方案論證和優(yōu)選的時間，并得出可反映艦船EMC優(yōu)劣的量化參數(shù)，是困擾論證部門的難題。在不具有EMC數(shù)字化設(shè)計能力和快速設(shè)計工具的情況下，通常，有經(jīng)驗的設(shè)計師團(tuán)隊可憑借豐富的艦船設(shè)計經(jīng)驗，初步測評一個方案的主要性能，即根據(jù)其母型船或其它類似艦船在實艦試驗中測得的數(shù)據(jù)，以及自身的設(shè)計經(jīng)驗和掌握的船載設(shè)備技術(shù)參數(shù)對新艦船方案進(jìn)行評判。評判的客觀符合性取決于設(shè)計師團(tuán)隊的經(jīng)驗和對EMC技術(shù)的掌握程度，有時甚至是設(shè)計師個人的技術(shù)水平。這樣的論證方法對于不太復(fù)雜的艦船和有經(jīng)驗的設(shè)計師，往往效率很高，但對于復(fù)雜性高的艦船或經(jīng)驗不夠豐富的設(shè)計師，方案論證的不確定性就會大大增加，甚至在艦船建造完成后，才會發(fā)現(xiàn)存在著一些未預(yù)計到的問題，從而留下不能彌補的遺憾。

要想在艦船論證和設(shè)計階段克服人為因素帶來的不利影響，建立一套標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的論證和設(shè)計程序、締造一套數(shù)字化設(shè)計和測評工具、形成一套科學(xué)的設(shè)計和測評方法，是保證未來復(fù)雜艦船論證和設(shè)計水平不可或缺的手段。

艦船EMC數(shù)字化設(shè)計的作用是將艦船各設(shè)計階段的所有設(shè)計元素均以數(shù)字表征的方式呈現(xiàn)，從而實現(xiàn)設(shè)計結(jié)果的可測評性。數(shù)字化設(shè)計方法可以幫助艦船設(shè)計實現(xiàn)從“定性”到“定量”的轉(zhuǎn)變，其價值在頂層設(shè)計階段尤其突出［5］。借助數(shù)字化設(shè)計方法，還能使EMC頂層設(shè)計從常規(guī)的始于艦船方案設(shè)計階段，前推至始于艦船論證階段，并因其超前于傳統(tǒng)的頂層設(shè)計階段，可以稱其為“頂層預(yù)設(shè)計”。利用現(xiàn)代計算電磁學(xué)不斷發(fā)展的研究成果，逐步建立一套數(shù)字化設(shè)計工具——EMC輔助設(shè)計平臺，使論證和設(shè)計部門在頂層設(shè)計階段有條件針對多種艦船方案開展全艦EMC參數(shù)預(yù)測和評估，從而使海軍部門在論證階段就能預(yù)先了解到一艘新型艦船在采用不同的射頻設(shè)備配置方案和艦船隱身外形方案時，其EMC指標(biāo)與戰(zhàn)技指標(biāo)會呈現(xiàn)出何種不同的制約關(guān)系，從而為海軍制定艦船方案和實際戰(zhàn)場電磁環(huán)境下的戰(zhàn)技指標(biāo)提供依據(jù)，并大幅提高艦船EMC設(shè)計目標(biāo)的可控性。

2.2 EMC頂層量化預(yù)設(shè)計內(nèi)涵

EMC頂層量化預(yù)設(shè)計作為艦船論證和方案設(shè)計前期階段的EMC頂層設(shè)計，其主要設(shè)計內(nèi)容如下：

1）艦船外形與天線配置／布置方案預(yù)設(shè)計。對現(xiàn)代水面艦船而言，EMC頂層量化預(yù)設(shè)計的主要內(nèi)容是研究各種天線配置和布置方案，并進(jìn)行多方案EMC預(yù)測、EMC指標(biāo)論證，通過預(yù)設(shè)計，初步形成確定的艦船外形方案和艦船總體戰(zhàn)技指標(biāo)及EMC指標(biāo)。EMC頂層量化預(yù)設(shè)計之所以復(fù)雜，是因為其研究的內(nèi)容不是獨立的設(shè)備對象或總體性能，而是其相互之間的制約關(guān)系，因此，研究時需透過表面參數(shù)剖析其更深的系統(tǒng)內(nèi)涵，例如，研究天線配置方案不僅需要研究天線的電磁特性參數(shù)，還需研究電子系統(tǒng)的構(gòu)建方案、信息流設(shè)計和集成使用方式，因天線配置方案與信息集成方案是共同構(gòu)成系統(tǒng)作戰(zhàn)能力的重要因素；研究天線布置方案不僅需要研究天線的結(jié)構(gòu)特征參數(shù)，還需研究艦船外形的隱身特性、總布置特性和天線（系統(tǒng)）之間EMC特性，因其是共同構(gòu)成艦船裝備聯(lián)合使用效能的重要因素。

2）艦船戰(zhàn)技指標(biāo)與EMC指標(biāo)預(yù)設(shè)計。衡量艦船總體作戰(zhàn)能力的指標(biāo)，有一部分與設(shè)備之間的EMC相關(guān)。當(dāng)設(shè)備和系統(tǒng)之間實現(xiàn)完全兼容性時，總體戰(zhàn)技指標(biāo)即是由設(shè)備和系統(tǒng)在獨立或理想?yún)f(xié)同狀態(tài)下的指標(biāo)組成；當(dāng)設(shè)備和系統(tǒng)集中布置在艦船上時，通常因相互不完全兼容而無法實現(xiàn)理想狀態(tài)下的指標(biāo)。EMC指標(biāo)是對設(shè)定的某個總體方案進(jìn)行EMC狀態(tài)預(yù)測后，用來衡量艦船總體電磁環(huán)境特性和設(shè)備對電磁環(huán)境適應(yīng)性的指標(biāo)。艦船總體電磁環(huán)境指標(biāo)包括人員活動和易燃易爆品作業(yè)部位的電磁環(huán)境指標(biāo) （場強和功率密度）、敏感接收設(shè)備天線口面處的電磁環(huán)境指標(biāo)（幅頻和時域特性）等；設(shè)備電磁環(huán)境適應(yīng)性指標(biāo)包括對天線口面處電磁環(huán)境的敏感性響應(yīng)特性指標(biāo)（帶外和帶內(nèi)）、系統(tǒng)抗毀傷／飽和指標(biāo)（幅頻和時域特性）、系統(tǒng)抗干擾指標(biāo)（幅頻和時域調(diào)制特性）、電引爆裝置的環(huán)境安全裕度指標(biāo)等。通常，設(shè)備和系統(tǒng)為了提高EMC指標(biāo)而采取的一些技術(shù)會占用一定的系統(tǒng)資源，使其戰(zhàn)技指標(biāo)較理想狀態(tài)有所下降。因此，有必要在追求設(shè)備理想狀態(tài)下的戰(zhàn)技指標(biāo)之外，增加一套設(shè)備裝艦后聯(lián)合使用的戰(zhàn)技指標(biāo)，該指標(biāo)是以總體電磁環(huán)境預(yù)測指標(biāo)為依據(jù)，對設(shè)備進(jìn)行電磁環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計后的戰(zhàn)技指標(biāo)。

3）艦面電磁環(huán)境仿真預(yù)測。艦面電磁環(huán)境仿真預(yù)測是頂層量化預(yù)設(shè)計的基礎(chǔ)，艦面電磁環(huán)境有多種特征指標(biāo)，在研究其對彈藥、燃油和人員的危害效應(yīng)時，通常用場強或功率密度表征，可稱為“強電磁環(huán)境”，在艦船上，強電磁環(huán)境通常出現(xiàn)在受天線主波束或主副瓣直接照射的露天甲板面上；研究電磁環(huán)境對電子設(shè)備的危害效應(yīng)時，通常用電平或頻譜和時域分布表征，可稱為“電磁干擾環(huán)境”，在艦船上，干擾環(huán)境通常出現(xiàn)在未受天線主波束直接照射的露天甲板面上，系由天線低副瓣照射或經(jīng)艦船表面金屬物繞射產(chǎn)生。艦面電磁環(huán)境仿真預(yù)測的基本方法是，建立發(fā)射源的輻射場模型，并根據(jù)其傳播到達(dá)敏感接收對象的途徑，建立艦體和對電波傳播產(chǎn)生影響的各種金屬結(jié)構(gòu)物的電磁模型，通過電磁仿真預(yù)測軟件，對敏感部位處的電磁場數(shù)值進(jìn)行仿真預(yù)測。

4）射頻設(shè)備之間電磁干擾仿真預(yù)測。電磁干擾仿真預(yù)測是頂層量化預(yù)設(shè)計的主要內(nèi)容，也是設(shè)備和系統(tǒng)開展EMC指標(biāo)預(yù)設(shè)計的主要依據(jù)。由于艦船射頻設(shè)備之間產(chǎn)生電磁干擾不僅取決于電磁環(huán)境，還取決于設(shè)備對環(huán)境的敏感響應(yīng)，因此，電磁干擾仿真預(yù)測是以環(huán)境特征值為輸入、對設(shè)備的響應(yīng)形式及量值的預(yù)測。通常，電子設(shè)備對干擾環(huán)境的電平、頻譜、時域分布及組合方式敏感，即當(dāng)干擾源不只一個時，多干擾源的組合工作方式產(chǎn)生的復(fù)合電磁場會導(dǎo)致電子設(shè)備不同的敏感響應(yīng)。電磁干擾響應(yīng)預(yù)測與設(shè)備的接收和信號處理設(shè)計方式密切相關(guān)，因此，預(yù)測方法可采用對電子設(shè)備接收和信號處理電路精確仿真建模方法，也可采用對設(shè)備輸入和輸出進(jìn)行行為級仿真建模方法，或復(fù)合建模的方法。其中，行為級仿真建模方法可以在對設(shè)備詳細(xì)設(shè)計狀態(tài)描述不完備的情況下進(jìn)行，具有較好的工程應(yīng)用性。

2.3 設(shè)備EMC指標(biāo)設(shè)計和預(yù)檢驗方法

在頂層預(yù)設(shè)計過程中，設(shè)計師在EMC輔助設(shè)計平臺的幫助下，通過多次優(yōu)化迭代，完成艦船總體方案優(yōu)化設(shè)計后，下一步的任務(wù)便是針對艦船電磁環(huán)境和電磁干擾預(yù)測結(jié)果，對裝艦設(shè)備提出適當(dāng)?shù)腅MC設(shè)計指標(biāo)。

1）射頻設(shè)備EMC指標(biāo)設(shè)計。

艦載設(shè)備的EMC設(shè)計指標(biāo)包括 “規(guī)定指標(biāo)”和“可選指標(biāo)”兩種。“規(guī)定指標(biāo)”是標(biāo)準(zhǔn)明確“適用”的指標(biāo)，有配套的檢測方法、設(shè)備出廠交給用戶時必須提供的檢測報告?！翱蛇x指標(biāo)”，通常標(biāo)準(zhǔn)中不作硬性規(guī)定，由用戶根據(jù)需要在訂購規(guī)范中規(guī)定。隨著艦船EMC復(fù)雜程度的增加，“可選指標(biāo)”應(yīng)是艦載設(shè)備為適應(yīng)艦船特定的電磁環(huán)境而需達(dá)到的指標(biāo)，該部分指標(biāo)（例如，射頻設(shè)備的帶內(nèi)／帶外抗干擾指標(biāo)）將成為設(shè)備的重要指標(biāo)。

由于射頻設(shè)備帶內(nèi)和帶外抗電磁燒毀／飽和／干擾指標(biāo)要求與其戰(zhàn)技指標(biāo)要求和設(shè)備所處的電磁干擾環(huán)境指標(biāo)密切相關(guān)，此低彼高需綜合平衡，因此，不便于用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行要求。在射頻設(shè)備研制中，主管部門有必要根據(jù)其預(yù)定的裝載平臺，平衡其戰(zhàn)技指標(biāo)和EMC指標(biāo)，并據(jù)此進(jìn)行射頻資源的平衡分配。

在艦船設(shè)計中，權(quán)衡各設(shè)備的EMC指標(biāo)是決定一艘艦船上射頻設(shè)備聯(lián)合工作是否能實現(xiàn)兼容性的根本方法。對于裝備復(fù)雜的艦船，若不具備EMC定量預(yù)測能力，通常難以預(yù)先對射頻設(shè)備的EMC指標(biāo)是否符合要求進(jìn)行定量評價，從而難以預(yù)先制定全艦的EMC指標(biāo)，也難以預(yù)先評價艦船在復(fù)雜電磁環(huán)境下的聯(lián)合工作能力。但隨著EMC數(shù)字化技術(shù)的逐步成熟和應(yīng)用，設(shè)計部門在掌握EMC定量預(yù)測能力的基礎(chǔ)上，進(jìn)行射頻設(shè)備EMC指標(biāo)設(shè)計便不再困難的。

2）射頻設(shè)備EMC指標(biāo)仿真預(yù)檢驗方法。

EMC輔助設(shè)計平臺的另一個成果，是提供設(shè)備“可選指標(biāo)”的仿真預(yù)檢驗平臺，以避免射頻設(shè)備因裝艦后進(jìn)行EMC檢查而失去了指標(biāo)調(diào)整的機會。仿真檢驗平臺可以根據(jù)設(shè)備預(yù)定裝載的艦船電磁環(huán)境仿真預(yù)測結(jié)果，制定各種電平或頻譜分布模式、密度及組合的電磁環(huán)境仿真軟件，通過檢驗平臺提供的輻照式和注入式方法，分別對接收系統(tǒng)不同節(jié)點和全通道進(jìn)行敏感性檢驗。

2.4 艦船EMC量化設(shè)計流程

現(xiàn)代艦船的EMC量化設(shè)計貫穿艦船的全部設(shè)計階段，在艦船方案尚未確定之前，開展頂層量化預(yù)設(shè)計；在艦船方案確定之后，主要開展電磁安全性量化設(shè)計和電磁干擾控制量化設(shè)計；最后，按需求對設(shè)計量值進(jìn)行陸上和實艦試驗驗證。主要工作流程如圖1所示。

3 艦船EMC輔助量化設(shè)計平臺設(shè)計方法概述

艦船EMC輔助量化設(shè)計平臺是輔助實現(xiàn)艦船數(shù)字化設(shè)計的有效工具，其功能是將艦船EMC量化設(shè)計的總體布局、電磁環(huán)境預(yù)測、電磁干擾預(yù)測、EMC指標(biāo)分解、電磁資源優(yōu)化等設(shè)計任務(wù)，均以數(shù)學(xué)模型的形式表達(dá)，使之能在計算機平臺上運行，其目標(biāo)是面向現(xiàn)代艦船EMC設(shè)計的需要，提供一個艦船電磁場、EMC量化設(shè)計的仿真環(huán)境，覆蓋所有的EMC量化設(shè)計應(yīng)用和頻譜。

3.1 艦船EMC輔助量化設(shè)計平臺的功能需求

對于裝備復(fù)雜的現(xiàn)代艦船，EMC頂層量化預(yù)設(shè)計效果和作用將非常明顯，可以支持設(shè)計師選擇最適合的射頻設(shè)備配套方案，選擇兼容性最佳的艦船外形和天線布局方案，預(yù)測全船射頻設(shè)備聯(lián)合使用時的戰(zhàn)技指標(biāo)。另外，還能支持總設(shè)計師對射頻設(shè)備研制提出EMC指標(biāo)要求。

實現(xiàn)EMC頂層量化預(yù)設(shè)計的核心技術(shù)是艦船EMC預(yù)測技術(shù)。由于艦船EMC預(yù)測的復(fù)雜性，即使是經(jīng)驗豐富的設(shè)計師團(tuán)隊，要采用傳統(tǒng)的方法完成定量預(yù)測也非常困難。而對一個新興的設(shè)計部門或一支經(jīng)驗不足的設(shè)計師團(tuán)隊，EMC輔助設(shè)計平臺便可為設(shè)計師提供一套完整的、人機互動的艦船EMC頂層量化預(yù)設(shè)計工作流程，以及一套模塊化集成的EMC數(shù)字化仿真預(yù)測平臺。

艦船EMC輔助量化設(shè)計平臺通過人機界面，引導(dǎo)設(shè)計師進(jìn)入EMC頂層量化預(yù)設(shè)計工作流程（具體設(shè)計順序可預(yù)置，也可由設(shè)計師按照需要設(shè)定）：

2）建立或?qū)肱灤庑魏吞炀€布置方案的三維圖形或三維坐標(biāo)圖，建立電磁計算模型，以作為艦船EMC輔助量化設(shè)計平臺的計算基礎(chǔ)。

3）標(biāo)識艦面人員活動、易燃易爆品作業(yè)區(qū)域的坐標(biāo)；通過選擇，自動“鏈接”到所選大功率輻射天線的近／遠(yuǎn)場預(yù)測軟件包（模塊化集成），對指定作業(yè)區(qū)域的強電磁環(huán)境進(jìn)行預(yù)測。

4）通過選擇，自動生成艦船表面某部位強電磁環(huán)境預(yù)測值與各種標(biāo)準(zhǔn)限值的對比評價，并給出優(yōu)化設(shè)計建議。

5）通過調(diào)用EMC數(shù)據(jù)庫的頻譜圖 （或參數(shù)），自動生成設(shè)備之間電磁干擾預(yù)測矩陣。

6）按照矩陣中標(biāo)識的干擾，通過選擇待研究的“干擾對”，自動“鏈接”到發(fā)射天線的干擾環(huán)境預(yù)測軟件包（模塊化集成），對接收天線口面處的電磁干擾環(huán)境進(jìn)行預(yù)測，生成干擾環(huán)境圖。

7）預(yù)測產(chǎn)生的干擾環(huán)境圖存入干擾環(huán)境數(shù)據(jù)庫，進(jìn)一步通過“電磁環(huán)境仿真軟件包”，為設(shè)備EMC指標(biāo)仿真檢驗提供輸入。

8）選擇對應(yīng)的待研究的接收天線，自動“鏈接”到接收天線的干擾環(huán)境耦合響應(yīng)預(yù)測軟件包（模塊化集成），對接收天線輸出響應(yīng)電平進(jìn)行預(yù)測，生成干擾響應(yīng)時／頻特性。

圖6表明，隨著捕收劑用量的增加，三種礦物的上浮率都逐漸增加。捕收劑用量大于40 mg/L后，兩種捕收劑對石英的捕收效果基本相似，小于40 mg/L時，油酸鈉對石英的捕收性能稍好。對于綠泥石，在所研究的捕收劑用量范圍內(nèi)，CM-5對其浮選回收率都高于油酸鈉，且隨著捕收劑用量的增大，

9）選擇對應(yīng)的待研究的接收通道，以干擾響應(yīng)時／頻特性為輸入，自動“鏈接”到接收設(shè)備通道響應(yīng)的行為級仿真預(yù)測軟件包 （模塊化集成），對接收通道的受干擾程度進(jìn)行預(yù)測。

10）對預(yù)測的干擾量值進(jìn)行評價，生成控制和防護(hù)設(shè)計指導(dǎo)性意見，作出其對設(shè)備原始戰(zhàn)技指標(biāo)影響的分析提示，為方案優(yōu)化設(shè)計提供定量依據(jù)。

上述每一步的預(yù)測結(jié)果，均可以通過改變艦船方案和EMC數(shù)據(jù)庫中的參數(shù)而相應(yīng)改變，即艦船EMC輔助量化設(shè)計平臺提供的設(shè)計流程為方案優(yōu)化調(diào)整提供了靈活的平臺和友好的人機互動功能。

EMC數(shù)據(jù)庫列出了必須填充的基本數(shù)據(jù)，以提醒設(shè)計師必須關(guān)注和獲取哪些設(shè)備電磁特性的數(shù)據(jù)和圖譜。數(shù)據(jù)庫可以不斷積累或更新，方便數(shù)據(jù)調(diào)用。

“鏈接”的各種預(yù)測平臺采用模塊化外掛方式，通過標(biāo)準(zhǔn)接口集成到艦船EMC輔助量化設(shè)計平臺中。模塊化設(shè)計方式便于各種預(yù)測平臺不斷改進(jìn)，并隨著預(yù)測技術(shù)的進(jìn)步和實驗數(shù)據(jù)的積累，逐步提高其預(yù)測精度。

根據(jù)預(yù)測結(jié)果自動生成的與標(biāo)準(zhǔn)值的“對比評價”和“設(shè)計指導(dǎo)性意見”，可提醒設(shè)計師注意方案評估的方法，并指出改進(jìn)設(shè)計的方向。艦船EMC輔助量化設(shè)計平臺后臺還可以“鏈接”詳細(xì)的設(shè)計指導(dǎo)教材以及成功或失敗的設(shè)計案例分析。

艦船EMC輔助量化設(shè)計平臺基于艦船EMC設(shè)計實際經(jīng)驗提出，不僅能幫助設(shè)計師快速掌握艦船EMC設(shè)計方法，為設(shè)計師提供定量論證和設(shè)計所需的計算結(jié)果，還可以通過將現(xiàn)階段研究進(jìn)度參差不齊、方法各異的預(yù)測技術(shù)按要求集成，促進(jìn)各種預(yù)測技術(shù)同步發(fā)展。

3.2 艦船EMC輔助量化設(shè)計平臺基本設(shè)計方法

艦船EMC輔助量化設(shè)計平臺技術(shù)建立在強大的數(shù)字化預(yù)測基礎(chǔ)之上，是各種“預(yù)測技術(shù)”成果的聯(lián)合運用，其由輔助設(shè)計解算平臺、強電磁環(huán)境預(yù)測軟件包、電磁干擾耦合預(yù)測軟件包及敏感性預(yù)測軟件包等組成。在開展艦船EMC輔助量化設(shè)計平臺解算軟件研究的初始階段，采用“全面規(guī)劃構(gòu)建軟件體系和框架”、“軟件設(shè)計由簡入繁”的設(shè)計方法。軟件體系和框架需滿足當(dāng)代和未來艦船EMC設(shè)計的實際和發(fā)展需要；軟件設(shè)計分階段進(jìn)行：先擬定數(shù)個相對簡單的任務(wù)，開發(fā)一套能夠包括典型天線和典型艦船平臺EMC量化設(shè)計的圖形化界面程序，以保證運算速度和運算精度達(dá)到基本可行的目標(biāo)，為軟件的進(jìn)一步發(fā)展打下基礎(chǔ)；然后再面向艦船復(fù)雜的設(shè)計需求，逐步添加任務(wù)、擴(kuò)展設(shè)計對象。

具體設(shè)計方法列舉如下：

1）提供一個完整的艦船EMC論證和設(shè)計流程，提供完整的艦船EMC設(shè)計任務(wù)種類和對應(yīng)的指標(biāo)要求。

2）按設(shè)計流程遞進(jìn)，提供分層的設(shè)計界面，提供每一層對應(yīng)的設(shè)計任務(wù)。支持按艦船不同階段的設(shè)計需要進(jìn)行任務(wù)添加和刪減，或按未來仿真預(yù)測平臺成熟度進(jìn)行任務(wù)添加。

3）支持艦船總體設(shè)計CAD軟件的數(shù)據(jù)文件輸出，能夠完成艦船總體布置方案CAD文件和艦載天線圖形的導(dǎo)入和修改，實現(xiàn)電磁計算需要的三維幾何文件的生成；支持按任務(wù)需求進(jìn)行網(wǎng)格剖分。

4）支持任意選擇任務(wù)界面，并輸入感興趣的對象編號，通過“鏈接”相應(yīng)的預(yù)測軟件包和關(guān)聯(lián)艦船總體布置方案，進(jìn)行仿真計算和結(jié)果呈現(xiàn)。

5）支持設(shè)計師參與下的總體方案優(yōu)化迭代、設(shè)計結(jié)果優(yōu)化評價和設(shè)計指標(biāo)分解設(shè)計；或按未來仿真預(yù)測平臺成熟度進(jìn)行智能化升級。

各種預(yù)測軟件包以模塊化方式與EMC輔助設(shè)計解算平臺“鏈接”，主要采用擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的仿真預(yù)測軟件與商用仿真預(yù)測軟件聯(lián)合使用的設(shè)計方法。

4 EMC輔助設(shè)計解算平臺功能架構(gòu)

艦船EMC輔助量化設(shè)計平臺的核心是EMC輔助設(shè)計解算平臺，由強電磁環(huán)境評估軟件、干擾量值評價和分析軟件、電磁干擾預(yù)測矩陣生成軟件、艦船方案輸入控制軟件、EMC量化設(shè)計支持軟件以及支撐數(shù)據(jù)庫軟件等主要部分組成，所“鏈接”的軟件包包括強電磁環(huán)境預(yù)測軟件包、敏感性仿真預(yù)測軟件包 （接收設(shè)備通道響應(yīng)的行為級仿真預(yù)測軟件）和干擾耦合預(yù)測軟件包，其總體軟件功能架構(gòu)如圖2所示。

5 結(jié) 語

艦船EMC數(shù)字化設(shè)計是未來艦船EMC設(shè)計的發(fā)展趨勢，是EMC設(shè)計實現(xiàn)跨躍式發(fā)展的象征，艦船EMC輔助量化設(shè)計平臺是實現(xiàn)艦船數(shù)字化設(shè)計的手段。艦船EMC輔助量化設(shè)計平臺是以輔助設(shè)計解算平臺為中心，并由通過接口與輔助設(shè)計解算平臺相連的數(shù)個預(yù)測基礎(chǔ)軟件包共同組成的仿真系統(tǒng)。各種仿真預(yù)測軟件建立在裝艦設(shè)備模型庫和試驗數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)之上，并遵循客觀的電磁理論和射頻設(shè)備客觀的電磁環(huán)境效應(yīng)而構(gòu)建，由于其“客觀存在性”需要研究人員不斷認(rèn)知，因此，各種仿真預(yù)測軟件可以由簡入繁，在保持與輔助設(shè)計解算平臺接口一致的前提下，逐步建設(shè)、逐步添加、逐步完善。而由解算平臺和預(yù)測軟件包構(gòu)成的艦船EMC輔助量化設(shè)計平臺也可以逐步完善，輔助設(shè)計師逐步實現(xiàn)艦船EMC數(shù)字化設(shè)計。

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