金景怡

（武警士官學(xué)校，浙江 杭州 311400）

0 引言

當(dāng)今環(huán)境下，復(fù)雜多樣的電磁環(huán)境會(huì)對(duì)一般的通信系統(tǒng)、人員及醫(yī)療系統(tǒng)等造成一定的電磁干擾。也就是說，通信設(shè)備一旦應(yīng)用于現(xiàn)代信息化戰(zhàn)場(chǎng)，也必然會(huì)受到復(fù)雜電磁環(huán)境的影響，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成設(shè)備性能受損甚至損壞。通過分析電磁環(huán)境的特征，采取有效防護(hù)手段，對(duì)軍用通信設(shè)備及系統(tǒng)進(jìn)行有效的電磁防護(hù)，保證有效通信，是打贏現(xiàn)代化信息戰(zhàn)的關(guān)鍵一環(huán)。

1 電磁環(huán)境特征

當(dāng)今社會(huì)背景下，由于電子設(shè)備使用的多樣性以及一些自然因素，導(dǎo)致現(xiàn)代信息化戰(zhàn)場(chǎng)周圍具有復(fù)雜多變的電磁環(huán)境。復(fù)雜的電磁環(huán)境特別是指在一定的空間、時(shí)間以及頻譜范圍內(nèi)，由于人為或者自然因素產(chǎn)生的電磁輻射以及各類電磁現(xiàn)象的總和。一般來說，信息化戰(zhàn)場(chǎng)周圍產(chǎn)生復(fù)雜電磁環(huán)境的人為主要因素有：敵我電子對(duì)抗中的電磁干擾產(chǎn)生的高密度、高強(qiáng)度電磁波，各種現(xiàn)代化武器裝備釋放的多光譜電磁波以及一些民用電磁裝置的電磁波和輻射等。其主要特征如下。

（1）種類多樣性。由于戰(zhàn)場(chǎng)上使用的通信設(shè)備種類比較多，造成設(shè)備周圍產(chǎn)生的電磁信號(hào)各式各樣。除了這些種類電磁信號(hào)之間的直接相互影響外，各類通信設(shè)備由于設(shè)計(jì)原因，本身均會(huì)產(chǎn)生多次諧波、多級(jí)互調(diào)，會(huì)對(duì)周圍的電磁環(huán)境形成二次污染，再加上設(shè)備間信號(hào)的互調(diào)產(chǎn)物，會(huì)對(duì)設(shè)備的通信能力造成較大影響，也就無法保證戰(zhàn)場(chǎng)上的通信質(zhì)量。

（2）信號(hào)多樣性。隨著電子通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，各種電子設(shè)備使用的信號(hào)形式也越來越復(fù)雜。按照頻率劃分，可以分為微波信號(hào)、高頻信號(hào)和低頻信號(hào)；按照信號(hào)連續(xù)性，可以分為數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)；按照功率，又可以分為大功率信號(hào)和小功率信號(hào)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前可識(shí)別的通信信號(hào)就有100 多種，這些不同種類的通信信號(hào)之間的疊加使用，就更增加了周圍電磁環(huán)境的復(fù)雜性。就雷達(dá)來說，其采用的就是對(duì)目標(biāo)進(jìn)行電磁波發(fā)射，接收其回波，由此獲得與目標(biāo)的距離、方位等信息，因此雷達(dá)又被稱為“無線電定位”。雷達(dá)信號(hào)在發(fā)射過程中，可能受到其他物體、云雨等反射而造成的雜波，會(huì)對(duì)雷達(dá)信號(hào)的識(shí)別造成困難。

（3）頻譜重疊性。戰(zhàn)場(chǎng)上產(chǎn)生的的電磁信號(hào)幾乎能夠涵蓋電子信號(hào)的所有頻段，雖然頻譜范圍也隨之?dāng)U寬，但由于周圍電子信息設(shè)備數(shù)量多、種類雜，導(dǎo)致信號(hào)的頻譜仍然會(huì)在一定程度上產(chǎn)生重疊。同時(shí)，由于電磁波在空間內(nèi)進(jìn)行傳遞時(shí)，會(huì)遇見各類影響電磁波傳遞的因素，包括自然因素及人為干擾因素，而信息化戰(zhàn)場(chǎng)上敵我雙方電磁攻擊的目標(biāo)不同，所處位置也不同，電磁波在傳遞過程中，也會(huì)受到空間電磁能量分布不均勻的影響，就會(huì)影響設(shè)備的正常通信功能。

（4）電磁環(huán)境變化無法測(cè)量。由于電磁發(fā)射環(huán)境的不可控制性，加上隨著時(shí)間的變化電磁環(huán)境也會(huì)發(fā)生改變，使得電磁環(huán)境的準(zhǔn)確測(cè)量成為幻影。也就是說，即使剛才使用信號(hào)傳遞的頻段無其他雜亂電磁信號(hào)，但轉(zhuǎn)瞬間就可能發(fā)生變化。

2 電磁環(huán)境對(duì)通信設(shè)備的影響

嚴(yán)重的電磁干擾會(huì)使通信設(shè)備內(nèi)部電路受損，導(dǎo)致通信設(shè)備的運(yùn)行出現(xiàn)故障。嚴(yán)重時(shí)，甚至?xí)?duì)通信設(shè)備內(nèi)部電路中的關(guān)鍵器件造成永久性的功能損壞。

信號(hào)分布的密集程度會(huì)導(dǎo)致各通信設(shè)備之間信號(hào)的聯(lián)通困難[1]。敵我雙方在進(jìn)行電磁對(duì)抗時(shí)，相對(duì)來說會(huì)在一個(gè)比較狹小的空間范圍內(nèi)。在這個(gè)空間內(nèi)布置數(shù)量較多的通信裝備，本身就會(huì)使得電磁環(huán)境中的信號(hào)異常密集，再加上敵我對(duì)抗的干擾電磁信號(hào)、戰(zhàn)場(chǎng)周圍一些民用通信設(shè)備產(chǎn)生的電磁信號(hào)以及其他會(huì)對(duì)電磁環(huán)境產(chǎn)生干擾的信號(hào)，這些不同種的電磁信號(hào)在此空間內(nèi)密集交錯(cuò)，頻譜范圍大量重疊，將直接導(dǎo)致通信信號(hào)之間的競(jìng)爭(zhēng)沖突現(xiàn)象，將會(huì)給通信設(shè)備信號(hào)的傳遞以及與各設(shè)備之間的信息聯(lián)通造成比較大的影響，嚴(yán)重時(shí)甚至導(dǎo)致對(duì)抗失敗。

電磁信號(hào)樣式繁雜多樣，導(dǎo)致信號(hào)識(shí)別困難[2]。當(dāng)代信息通信技術(shù)不斷發(fā)展，各種各樣的新型電臺(tái)系統(tǒng)不斷涌入信息化戰(zhàn)場(chǎng)中。這些系統(tǒng)中，不僅有傳統(tǒng)的信號(hào)調(diào)制方式，還有OFDM、QAM、DS-SS、CDMA、TDMA 等新型調(diào)制方式[3]，增加了信號(hào)識(shí)別的困難。也就是說，在通信設(shè)備終端進(jìn)行信號(hào)識(shí)別，將會(huì)變得非常復(fù)雜。而敵我雙方電子通信設(shè)備在使用過程中的信號(hào)改變，導(dǎo)致沒有規(guī)律的各種電磁信號(hào)輻射會(huì)在空間中交替產(chǎn)生，或者在時(shí)間上相對(duì)集中，或者對(duì)該頻域產(chǎn)生不同程度的擁擠現(xiàn)象，就會(huì)產(chǎn)生敵我信號(hào)交織、電磁信號(hào)動(dòng)態(tài)變化不易破解及信號(hào)混疊等情況，進(jìn)而對(duì)通信中的信號(hào)產(chǎn)生干擾。這都給終端上的信號(hào)識(shí)別帶來新的問題。

3 能夠有效應(yīng)對(duì)電磁環(huán)境干擾的方法措施

在戰(zhàn)場(chǎng)上，若敵方對(duì)我方通信設(shè)備進(jìn)行有意干擾進(jìn)而釋放電磁波，加上電子設(shè)備本身產(chǎn)生的電磁能量，會(huì)對(duì)我方的通信設(shè)備造成損傷甚至導(dǎo)致無法有效進(jìn)行信息通信。如果不對(duì)這些電磁環(huán)境進(jìn)行提前防護(hù)，會(huì)直接導(dǎo)致我方在戰(zhàn)場(chǎng)上處于劣勢(shì)。電磁環(huán)境隨著科技的飛速發(fā)展只會(huì)日趨復(fù)雜。要想使戰(zhàn)爭(zhēng)中的通信設(shè)備保持正常工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)良好的通信能力，首先必須發(fā)展通信技術(shù)，提高通信設(shè)備的抗干擾能力?？梢詮囊韵路矫嬷?。

（1）緊盯設(shè)備設(shè)計(jì)需求，實(shí)現(xiàn)電路集成模塊化。一是模塊化設(shè)計(jì)。電路集成模塊化是當(dāng)代電子信息發(fā)展最關(guān)鍵的一環(huán)。若電路模塊出現(xiàn)故障，要能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)此電路模塊的快速替代更換，從而保證設(shè)備維護(hù)與維修的速度與效率。同時(shí)，在電路進(jìn)行集成化的同時(shí)，也會(huì)縮小設(shè)備的整體體積。設(shè)備越小越輕、攜帶方便的同時(shí)，也更容易實(shí)現(xiàn)設(shè)備的隱蔽性。二是實(shí)現(xiàn)抗干擾設(shè)計(jì)需求。實(shí)現(xiàn)抗干擾設(shè)計(jì)需求，是設(shè)備實(shí)現(xiàn)期望功能的主要關(guān)鍵點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)通信設(shè)備主要用途的要求，同時(shí)能夠根據(jù)需求設(shè)計(jì)有效的抗干擾功能。這樣能夠保證設(shè)備在電磁環(huán)境日趨復(fù)雜的信息化戰(zhàn)場(chǎng)上發(fā)揮其重要通信作用。

（2）對(duì)設(shè)備設(shè)置合理的接地方式。接地是指將電路或者設(shè)備外殼與零電位點(diǎn)（大地）相連。理想的接地既能保證設(shè)備與操作人員的安全，又能為電路系統(tǒng)增加一個(gè)抑制外來電磁干擾的功能。設(shè)計(jì)接地電路時(shí)，設(shè)計(jì)人員要綜合考慮各種地線的布局以及接地方法的使用。通信設(shè)備常用的接地方法主要包括系統(tǒng)接地、保護(hù)接地[2]以及地線設(shè)計(jì)，同時(shí)還要避免電路中形成不必要的回路，也就提高了設(shè)備的電磁兼容（Electromagnetic Compatibility，EMC）能力。另外，通信設(shè)備的防雷接地工作也十分重要。比如，可在設(shè)備的進(jìn)線側(cè)設(shè)計(jì)相應(yīng)的雷電電涌保護(hù)器，避免交換機(jī)設(shè)備受到雷擊而影響通信的整體運(yùn)行安全性[3]。

（3）對(duì)設(shè)備中可能互相產(chǎn)生影響的不同模塊以及信號(hào)系統(tǒng)之間采用物理手段進(jìn)行隔離，使設(shè)備間各模塊的信號(hào)獨(dú)立運(yùn)行，避免互相產(chǎn)生干擾。此方法需要利用好屏蔽材料的屏蔽特性，可以在設(shè)備內(nèi)部電路中對(duì)可能產(chǎn)生干擾的電子線路進(jìn)行有效的包裹覆蓋，從而避免傳遞信號(hào)過程中的互相干擾；亦或是可以利用電流的特性對(duì)內(nèi)部電路設(shè)計(jì)進(jìn)行合適走線，將易產(chǎn)生干擾的模塊相互避開，從而有效避免設(shè)備內(nèi)部各種信號(hào)間的干擾。

（4）采用濾波方法過濾有效頻率。由于干擾源發(fā)出的電磁干擾的頻譜往往比要接收的信號(hào)的頻譜寬得多，因此，當(dāng)接收器接收有用信號(hào)時(shí)，也會(huì)接收到那些不希望有的干擾。采用濾波電路，可以只讓所需要的頻率成分通過，對(duì)干擾頻率成分加以抑制。

（5）利用軟件抗干擾設(shè)計(jì)[4]。合理的軟件設(shè)計(jì)可以用來識(shí)別電磁環(huán)境下的有用信號(hào)和干擾信號(hào)。但使用這種方法，必須掌握有用信號(hào)和干擾信號(hào)在時(shí)間上出現(xiàn)的規(guī)律，同時(shí)為了保證接收的信號(hào)無誤，還要將不同方向、不同路徑接收到的同一個(gè)信號(hào)進(jìn)行比較，根據(jù)邏輯關(guān)系判別信號(hào)，進(jìn)而濾掉干擾信號(hào)[5]。

（6）研發(fā)合理的通信抗干擾技術(shù)。目前使用的抗干擾技術(shù)主要有跳頻通信、擴(kuò)頻通信以及自適應(yīng)技術(shù)。跳頻通信是一種擴(kuò)頻通信技術(shù)，主要用在短波和超短波頻段的信號(hào)傳遞中，其工作原理是不斷調(diào)整設(shè)備的頻率，這樣能夠抵擋敵人對(duì)我方通信信號(hào)的探索，以此抵御敵方的信號(hào)干擾。擴(kuò)頻通信技術(shù)旨在使敵方更難發(fā)現(xiàn)隱蔽通信信號(hào)，并能夠顯著降低窄帶干擾的影響，以達(dá)到抗干擾的目的。這種通信方式發(fā)展迅速，目前已經(jīng)應(yīng)用于衛(wèi)星通信、無線定位等各類通信場(chǎng)景中。一般來說，直接頻譜通信用于傳輸信息的射頻帶寬是信息帶寬的10 到100 倍，也正是因此，大大提高了通信設(shè)備的通信能力。自適應(yīng)技術(shù)具有主動(dòng)適應(yīng)和目標(biāo)優(yōu)化的特性，由此可以有效減少甚至避免產(chǎn)生信號(hào)震蕩，或者能夠屏蔽在工作狀態(tài)下不希望出現(xiàn)的信號(hào)和噪聲，也就能防止傳遞的通信信號(hào)發(fā)生畸變。自適應(yīng)技術(shù)主要用來輔助其他抗干擾措施的功能實(shí)現(xiàn)。

4 結(jié)語

在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中，無論是信息化戰(zhàn)爭(zhēng)還是其他高科技戰(zhàn)爭(zhēng)，最終都是為了保護(hù)我方，抵御敵方入侵。信息化手段的最終目的是保證我方通信保持暢通，保護(hù)我方通信的秘密，進(jìn)而癱瘓敵方的通信，獲取其通信內(nèi)容。因此，在現(xiàn)代化信息戰(zhàn)場(chǎng)上，對(duì)我方設(shè)備實(shí)施有效的抗干擾措施，有效地分析和評(píng)估戰(zhàn)場(chǎng)上的敵我雙方電磁環(huán)境形勢(shì)，并對(duì)敵方采取各種破壞性電磁干擾，就能更好地掌握戰(zhàn)場(chǎng)主動(dòng)權(quán)。