茅于東 周叢曦 艾佳方

摘要??? 近年來，電子技術(shù)的發(fā)展推動了艦載電子裝備的智能化、現(xiàn)代化升級，世界各國在加快海軍艦艇建造速度的同時，對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)。本文以此為研究內(nèi)容，在分析電磁干擾對艦船電子裝備的影響的同時，從多個方面對提升艦載電子裝備抗電磁干擾的技術(shù)進行討論，從而實現(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，以及世界各國海洋領(lǐng)土意識的不斷強化，艦載裝備的現(xiàn)代化成為世界各國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，基于電子裝備對電磁信號的敏感特性，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，通過對艦船電子裝備電磁干擾應(yīng)對技術(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)部大功率電動機的使用，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)對措施的情況下，會對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際使用過程中，電磁干擾信號的存在將影響其內(nèi)部微弱信號的傳輸質(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)中的語音信息進行實時記錄，從而便于事后進行數(shù)據(jù)分析。然而，由于艦船內(nèi)部電磁干擾的存在，導(dǎo)致語音記錄系統(tǒng)、通信系統(tǒng)的工作性能明顯下降，語音記錄系統(tǒng)所記錄的數(shù)據(jù)信息并不完整。

除此之外，對于某些大功率電機附近的電子裝備來說，由于周圍交變磁場較強，在該環(huán)境中，其性能不僅下降嚴(yán)重，甚至還會降低其故障率升高，降低其使用年限。

1.2 電子裝備的誤動作

在艦載電子裝備的實際使用過程中，強電磁場的存在極易對雷達形成干擾，以至于雷達等具有定向跟蹤能力的探測設(shè)備誤認(rèn)為目標(biāo)信號，進而發(fā)生虛警、誤動作等現(xiàn)象。

以無源探測雷達為例，在實施電子對抗的過程中，電子干擾設(shè)備發(fā)出的強大電磁波會被無源探測雷達所接收，此時，若電磁兼容系統(tǒng)未能發(fā)揮作用，將導(dǎo)致無源探測雷達對電磁波的主瓣區(qū)域作為目標(biāo)源，進而提供虛假情報，并向指揮控制系統(tǒng)、武器防御系統(tǒng)發(fā)出錯誤的目標(biāo)信號，若果所有系統(tǒng)均處于自動操作狀態(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電磁場會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，相比較來說，電子裝備的大量使用雖然在某種意義上實現(xiàn)了艦船的現(xiàn)代化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化，但是，從實際應(yīng)用的角度來看，解決電磁干擾帶來的影響是提升艦船電子裝備作戰(zhàn)效能的前提之一。對此，可以通過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)對措施。

2.1 艦艇內(nèi)部空間的電磁干擾應(yīng)對策略

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)對措施

對于電子裝備來說，其內(nèi)部硬件設(shè)計形成的電磁干擾較為常見，因此，強化對艦載電子裝備自身電磁干擾的應(yīng)對就顯得尤為重要。

（1）根據(jù)電子裝備的具體設(shè)計情況，區(qū)分其內(nèi)部的干擾源與被干擾對象，如逆變器、線圈、繼電器等，通過獨立設(shè)計防護的措施來弱化電子裝備內(nèi)部干擾;

（2）利用模塊化的設(shè)計方式，根據(jù)其功能的不同將其獨立開來，通過有效的模塊防護措施，加強對電磁干擾信號的屏蔽效果;

（3）在選用相關(guān)電子元器件的過程中，應(yīng)選擇電磁環(huán)境適應(yīng)性較強的電子元器件，尤其是對于一些容易被磁化的電子元器件來說，需要通過嚴(yán)格的質(zhì)量檢測，否則，將對電子裝備的整體性能帶來影響。2.1.2加強電流轉(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，由于在其工作過程中，會形成大量的高次諧波信號，由于諧波信號的能量累積，導(dǎo)致其產(chǎn)生的電流也就相對增加，進而形成具有規(guī)律性的電磁干擾信號。

針對電流轉(zhuǎn)換過程中的電磁干擾，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殼相連接，以有效減輕高次諧波對電子裝備的影響。然而，這里需要注意的是，對于橋式整流電路來說，由于其結(jié)構(gòu)相對較為特殊，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角線，如此，才能夠抵消高次諧波帶來的影響。

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)進行相應(yīng)的調(diào)整。

2.1.3 大功率電機的電磁干擾處理

大功率電機的使用會形成不同頻率的電磁干擾信號，對此，在艦船設(shè)計過程中，除了在空間劃分方面盡量保證大功率電機周圍無敏感電子設(shè)備外，還需要采取有效的電磁干擾處理技術(shù)，以降低由其對電子裝備的形成的電磁干擾。

（1）通過增加阻尼的方式，可以避免大功率電機在運轉(zhuǎn)過程中的轉(zhuǎn)速變化帶來的電流劇烈變化，使大功率電機周圍電磁場能夠維持在相對穩(wěn)定的狀態(tài);

（2）大功率電動機在工作過程中產(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的輸出端與地之間增加旁路電容，對于由大功率電動機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行處理。

由于大功率電機形成的電磁干擾較強，且電磁干擾信號的評率較為復(fù)雜，因此，在選用對應(yīng)電容、電感時，可以根據(jù)實際測量到的電磁干擾信號頻率范圍進行選擇。

2.2 艦艇外部空間的電磁干擾應(yīng)對策略

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

2.2.1 電磁兼容設(shè)備的匹配性

為實現(xiàn)對艦船有雷達等設(shè)備電磁信號的統(tǒng)一管理，大多數(shù)艦船可以通過電磁兼容設(shè)備實現(xiàn)對特定頻率的控制，以避免電磁信號管理混亂帶來的各種問題。例如，在電子對抗進行干擾的情況下，為避免電子干擾機柜發(fā)出的高功率電磁波信號耦合進雷達裝備，則需要切斷雷達裝備在這一頻率上的接收通道，以確保本艦雷達裝備安全。

電磁兼容設(shè)備的使用，能夠?qū)崿F(xiàn)對來自于己方多個頻段電磁信號的有效管理，以充分利用有效的電磁信號資源，使艦面雷達、通信等電子設(shè)備能夠保持良好的性能。

2.2.2 強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程中會受到來自于不同干擾源的電磁波干擾，為此，則需要通過增加隔離度的方式來強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）對于電子大功率電子通信裝備的天線來說，則可以采取天線長度的差異化處理，從而實現(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，也能夠?qū)崿F(xiàn)對艦面空間的科學(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)的非對稱振子的共線排列方式，兩個振子的方向相反。

2.2.3 艦載雷達的同頻干擾處置

對于艦載雷達來說，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，直接反映在雷達顯示器上是較為混亂的雷達回波，但是，相關(guān)回波是來自于其他艦船或飛機雷達發(fā)出的電磁波。由于雷達設(shè)計的技術(shù)限制，其旁瓣電平將由于周圍天線、氣象儀等設(shè)備的影響而無法達到40dB。根據(jù)這一情況，則可以采用雷達接收機電路旁瓣抑制系統(tǒng)，從而將雷達旁瓣接受到的同頻干擾信號進行抑制，從而避免來自于其它同頻雷達的電磁信號干擾。

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、對象三個方面采取措施，進而實現(xiàn)對電磁干擾的有效抑制，促使艦艇的綜合作戰(zhàn)效能得到穩(wěn)定發(fā)揮。

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