船舶电磁兼容

舰船电磁兼容性技术　
[定义]
舰船电磁兼容是能满足舰上所有电子系统都相兼容且不相互干扰的工程状态，舰船电磁兼容性（EMC）技术主要是研究减少和消除舰上各种设备和系统间的电磁干扰和外界的电磁干扰，减少其危害，保障人员和武器等的安全，提高舰上各种设备和系统的抗干扰能力，实现设备和系统的电磁兼容，最大限度地发挥舰上设备和系统的效能，以使舰艇能发挥其最大战斗力的技术。

[相关技术]
EMC设计技术；分析与预测技术；测量与试验技术；模拟技术；施工技术
[技术难点]
　由于没有哪艘海军舰船能不受电磁环境影响而完全自由地完成任务。

为了保证全舰每个电子系统都能有效地工作，保持舰艇战斗力的正常发挥，在预期的电磁环境内必须确保每个系统仅能有轻微的性能降低，这就是EMC的任务。

因此，电磁兼容可以说是一项系统工程，该系统工程的特点是需经反复努力以达到系统的平衡。

电磁兼容性技术体现在舰艇设计、试验、建造、运行、改装、维修保养等各个阶段中，每个环节都很重要。

就EMC发展情况来看，重点应加强如下几方面的研究：
1．EMC计算机预测与分析。

据美国贝尔实验室分析论证，在一项新的工程开始阶段，采用数模分析技术，就能及早地发现和消除80－90％的电磁干扰问题。

EMC问题越是在早期暴露，可采取的解决途径就越多，灵活性越大，耗用的人力、物力就越少，效费比越佳。

在预测精度方面还应不断改进和提高，据报道，美国海军用于舰船外部通信系统设计的NEC矩量法、散射、反射的软件已达实用水平。

2．舰船天线优化布置研究。

因为EMC问题大多发生在干舷部，因此，EMC的设计重点主要是解决干舷部的天线布置优化问题。

重点包括采用数模法和船模法优化天线布置，对大功率发射机加射频滤波器，采取电缆屏蔽措施和严格实施接地、搭接工艺等。

3．舰载武器安全性研究。

国外一些军用标准早已将电引爆武器安全性能指标作为重要检测指标。

本研究主要应解决电引爆武器所在部位的电磁场强的控制和电引爆武器安全裕度的检测。

4．电磁脉冲防护研究。

主要研究全舰电磁脉冲模拟试验和电磁脉冲加固技术和工艺。

5．EMC工艺研究。

EMC工艺直接影响舰船EMI的控制，对于接地、搭接、电缆敷设、屏蔽等工艺水平和材料的选择等都是EMC重要的基础工作。

[国外概况]
电磁兼容性和电磁干扰（EMI）很早就受到西方和前苏联海军和造船部门的关注，制定了各种文件，并在设备和舰艇设计和建造中采取了相应的措施。

1966和1967年美国海军制定了有关军事标准，对电子电器和雷达等设备提出进一步要求。

对舰船天线布置发展了干扰预测模型，并制定了安装中的屏蔽接地等措施及要求。

经过多年研究和实践，认为有必要从系统设计、船厂安装、系统维护、频率选择和正确使用设备等多方面采取有力措施。

并出版了各种手册，要求设计、生产使用部门必须遵照执行。

70年代，1973年，美国海军又提出了"舰艇电磁兼容性改进计划"，对舰队已有和可能存在的电磁兼容问题采取近期和长期措施。

针对美海军出现过一些特有干扰问题：上层建筑的改造造成对天线性能严重影响；有些天线系统出现冷焊接头，导致发射时天线耦合器中打火，对接收机产生干扰；对海搜索雷达、对空搜索雷达、火控雷达对高频通信的干扰等问题，1977年美海军颁布了一项NAVSEAINST 2410.2海上系统司令部指令，要求在舰上一项设备、系统和平台的全寿命周期的各个阶段，都要把EMC计划作为一种规定贯彻执行。

80年代，美国海军对电磁干扰现象已比较熟悉，已基本掌握测量和解决电磁干扰问题的方法，在同电磁干扰作斗争方面，已逐步形成强制性的政策和规定，船舶电子设计工程师已掌握了主要的电磁干扰控制技术。

在实用方面，80年代后出现了一些新进展。

对某些具体问题成功地提供了硬件解决办法，研制出一系列标准化装置用于解决常见的故障上，应用这些附加的抑制干扰装置补偿了舰船电磁干扰方面的缺陷。

这些技术包括时间和频率隐匿器、陷波器、信号处理器、宽带干扰消除器、自干扰消除器和用于中和的非线性锈蚀连接，从而减少互调产物的化学搭接剂等。

另一项重要技术是重新使用雷达吸收材料（RAM）以减少电磁干扰的影响。

由于RAM 的独特能力，特别适用于对邻近的电磁系统的去耦和减少从舰船结构反射的电磁能量，因此，RAM成为控制舰船电磁性能降低的有价值的工程方法。

另外，为提高舰船电磁兼容能力，采用计算机模拟技术，以彩色图表技术显示与系统有关的预期性能和性能降低，设计者可根据显示图对电子系统的不同布置立即判别其优缺点，提出直观的合理的方案。

在90年代，北大西洋公约组织（NATO）海军基于海湾战争中的某些警示性经验（如：舰船卫星通信干扰航母与舰载飞机之间的通信等），为了进一步发现问题，在西部远离海岸的地方进行了一系列演习，以确定舰船的反导弹、反飞机自防御系统（包括近程武器系统的硬破坏和电子战的软破坏）受舰船系统内的电磁干扰影响的程度。

结果比预料的要严重，空中警戒搜索雷达等以及用于密集阵MK15近程武器系统的搜索和跟踪雷达受到同类设备产生的干扰危害，虚假和幻影目标被跟踪，近程武器之间存在相互干扰。

有时，金属条无人干扰和电子战发射带来的副作用超过其在作战中的优势。

它们产生的虚假目标不仅干扰敌方雷达，而且也干扰了舰船自身系统。

基于这些严重教训，美国国防部组建了联合频谱中心，以便改善电磁环境效应的整个控制，将潜在的干扰危害区划分为5大范围。

即：平台间的电磁干扰、平台内的电磁干扰、现用商品和研制设备的电磁干扰、对武器和军械系统的危害及频谱管理问题。

在每一个范围内，根据其本身特点进行详细地研究和分析，以提出不同的解决办法。

[舰船EMC技术的主要内容]
舰船系统的EMC技术涉及到综合应用管理和EMC控制技术的各个领域以及从研制到使用的各个阶段。

舰船EMC不追求系统内某个性能的优化，而是追求达到战术技术要求的总体兼容，考虑船上系统的协调和综合权衡，因此，EMC技术研究的内容和涉及的技术领域较广。

舰船系统EMC技术的主要内容有：
1．舰船电磁环境研究技术。

包括舰船电磁环境效应、控制技术、预测技术，舰船电磁脉冲（EMP），电磁辐
射对人、武器、燃油的危害及防护等。

2．舰船EMC设计技术。

包括舰船EMC大纲的制定、EMC设计程序、设备和系统的EMC设计原则等。

3．舰船电磁兼容和电磁干扰（EMC、EMI）预测分析技术。

包括舰船EMC/EMI预测分析技术及在舰船上的应用等。

4．舰船EMC控制技术。

包括屏蔽技术、接地和搭接技术、滤波技术、消隐技术、频谱管理工程、舰船上层
建筑天线的布置、控制电磁信息泄露（TEMPEST）技术、EMI回避技术、海战隐
身技术、海军指挥、控制、通信和情报（C3I）系统的EMC控制技术等。

5．舰船EMC检测技术。

包括舰船EMC试验程序及方法、舰船设计阶段EMC试验及陆试联调阶段、舰船
系泊试验阶段、舰船航行试验阶段的EMC试验，以及电磁发射和敏感度自动测试
技术等。

6．舰船EMC评估技术。

包括舰船电磁脉冲（EMP）防护的评估、EMC安全裕度的评估、系统电磁干扰（EMI）
诊断等。

7．EMC的标准和规范。

[影响]
随着现代科学技术尤其是电子信息技术的发展，在现代舰艇上装备了大量成套电子系统，这些系统大大提高了舰艇的通信、导航、防御、武器控制和作战指挥能力。

但是如果全舰的电磁兼容性存在较大问题，它对舰艇的安全和战斗任务的完成也会构成很大威胁。

在英阿马岛海战中，英国驱逐舰"谢菲尔德"号，由于本舰雷达干扰本舰与外界的通信，为了与英国本土联络，暂时关闭了雷达，就在此时，由于检测不到来袭的导弹，被阿根庭海军导弹击沉。

在越南战争时，大量的舰上电磁干扰问题已明显影响舰队的作战行动，使舰队的实力受到电磁干扰的制约。

如：在导弹处于战备状态时，必须关闭某些搜索雷达和通信发射机。

另外，飞机的起飞和着舰也规定必须关闭一些电子设备。

在60年代末期，在美国"福莱斯特"级航母的甲板上，由于电磁干扰触发飞机火箭爆炸造成了32架飞机、134名人员和1.72
亿美元的损失。

在近年的联合作战演习中和海湾战争中暴露出的大量的电磁干扰问题，已严重影响舰艇的作战能力。

美国在舰艇的设计和现代化改装中，把造船、轮机、电磁工程作为这项工作的3项基本支柱。

相比起来，电磁工程还没达到另两项的水平，随着上舰的电子设备日益增多，电磁干扰日益严重，电磁兼容性技术已成为保持舰艇能发挥正常战斗力的关键技术问题之一。

提供单位：船舶工业总公司责任者：孙玉衡数据采集时间：2000.11
参考文献：
　1．《舰船电磁兼容性技术》，海潮出版社，1999，7
　2．《舰船电子工程》，1998年第四期，武汉数字工程研究所出版
　3．舰上电磁学，(美)伊.劳.洁尔著，中船重工第701所译，1992年内部出版。