舰船电磁兼容技术发展综述

舰船电磁兼容技术发展综述

关键词电磁兼容；舰船

1 引言

20世纪80年代以来，以信息技术为核心的第四次军事革命以前所未有的广度和深度影响着整个世界，并将在未来几十年内更加完整、充分、深刻地展开。新军事革命将预警探测、指挥控制和精确打击三个作战职能一体化、网络化；将覆盖整个作战空问的通信系统、指挥系统、协调系统、情报系统、计算机工作站、各级数据库和各个用户终端组合为统一的数字化战场；将现有的民用和军用技术，用共同的软件、标准和规程，对现有武器系统进行现代化改造，使其具备通用性、联动性，加速从传感器到终端操作者之问、各武器系统之问、各作战单元之间的信息流动。

新技术在推动武器装备发展的同时，也产生了许多新的EMC／EMI问题，其中复杂恶劣的电磁环境与高灵敏度的信息设备形成尖锐矛盾。新问题给电磁兼容性研究搭建了更具创造力的平台，同时也标志EMC技术进入一个新的快速发展时期。挑战与机遇并存，目前重点实验室正在充分利用这一难得机遇进行全方位变革，对国际EMC研究现状进行评估，对我国EMC技术的进展进行重新思考，运用前瞻『生思维和高科技手段，瞄准科学技术革命前沿，真正把握军事革命演进的脉搏。

2 国外研究水平与发展趋势

20世纪60年代初至今，世界发达国家就对传统的舰船EMC设计方法提出了挑战和创新，用于解决和控制舰船电磁干扰问题的新理念、新技术、新方法、新材料层出不穷。美国是从事舰船EMC技术研究最早的国家，其技术和设备也非常先进，代表了舰船EMC技术的先进水平。上世纪80年代末期到90年代中期是美国海军电磁兼容性新老技术演变和新技术快速发展时期，其中最重要的标志是基于计算机技术和计算电磁学上的舰船EMC数值仿真设计技术的诞生号陕速发展。

1986至1995年期问，美海军海上系统司令部，海军指挥、控制和海洋监测中心试制部，洛氏国际公司和一些大学做了大量的软件研制开发工作，联合研制出了舰船电磁工程仿真设计软件，并用于舰船电磁兼容性设计中。从1995年至今美国海军根据应用情况和舰船电磁兼容发展的需要对该软件系统进行改进提高，软件版本不断升级。

继美国之后，俄罗斯、意大利、德国、英国、西班牙、法国等国家也开展了这方面的研究和设计工作，并开始出售商用软件。计算机仿真和虚拟技术可以在舰船设计初期对舰上一些电磁现象或电磁干扰的机理进行仿真模拟，便于对干扰源、干扰途径的分析和确定。有助于在设计阶段对干扰源进行控制和解决，从而解决了传统设计技术难以解决的多参数(或变量)复杂的电磁干扰问题，特别适应于大吨位、多设备、电磁环境非常复杂的现代舰船的电磁兼容性设计。

在舰船电磁兼容性试验、测试和评估等方面美国处于世界领先地位。美国有世界上最大的电波暗室、混响室和核电磁脉冲试验场地，具有测试精度高、频段宽、功率大的试验设备。对装舰的设备除了进行常规的电磁兼容性检测外，还可进行强电磁脉冲，雷击和静电放电等考核。在强电磁脉冲和高功率考核方面，可以将设备、导弹等受试件整体“浸入”在一个宽频段、宽区域和高场强的电磁环境中(而我国对一些稍大的设备和导弹在频率较高时(大于1GHz)，只能采取局部照射高场强进行考核)；美国海军可以在海上对舰船抗核电磁脉冲能力进行试验和考

位于美国马里兰州的美国海军航空兵作战中心拥有超过15个电磁环境效应(E3)的试验设施和场地，主要从事海军和空军的电磁环境效应研究、开发、试验和评估工作。包括电磁环境效应工程分析、试验计划、传导试验、故障诊断、推荐切实可行的解决方法以及研究与改进试验技术等。有了上述试验条件，保证了美国海军武器装备具备抵御强电磁威胁的能力。

根据近几年国外资料分析，白海湾战争以来，美国开始重视海上武器平台电磁环境和战时电磁环境对舰载武器装备的影响以及各国联合作战中的电磁干扰问题，目前正在开展这方面的研究，提出了将目前的“舰船电磁兼容性设计”思想拓展为“舰船电磁环境效应(E3)设计”。以确保新研制的舰船在恶劣的E3情况下，具有良好的运行能力、生存力和安全性。

新的设计理念除了涵盖现有的舰船电磁兼容性设计内容外，在以下几个方面进行了拓展：

· 海上武器平台情况下，其它舰船在本舰产生的射频(RF)环境频谱；

· 海上电磁环境(雷电)效应；

· 外部(或敌方)电子武器、核电磁脉冲、高功率微波脉冲核超宽带脉冲等产生的电磁感应。

随着现代新技术和新材料的进步和成熟，美国海军认为现在已具备利用系统工程和全综合化技术来设计未来的舰船，其中一个关键的组成部分是综合化甲板面设计概念。它是将舰上的上层建筑设计与隐身设计和电磁收发系统的集成设计结合起来。已设计出了多功能电磁辐射系统，它可把敌我识别(IFF)、测向(DF)、联合技术情报分配系统(JTID)和超高频天线综合在一起。

目前正在设计一种能把雷达、电子战和通讯设备等各项功能综合在一套天线中的多功能射频系统(AMRFS)。所有这些对舰船EMC技术提出了新的挑战。将舰船电磁环境效应对作战和指挥、控制与通信系统的影响有效地综合到甲板面设计中是今后舰船EMC设计发展趋势。

3 我国舰船EMC技术发展策略

3．1 具备先进的舰船EMC设计技术

多年的实践证明，进行良好的总体EMC设计可以消除和控制规体中大部分EMC ／EMI问题。随着装舰的武器装备和传感器等设备的性能提高和数量的不断增加，大功率辐射设备与高灵敏度接收设备共场地布置，以及由此而产生的电磁频谱使用相互重叠并不断扩展等现象已给舰船总体EMC设计带来了很大压力和困难。

为了满足现代舰船的EMC设计的需要，重点实验室加快了舰船EMC仿真实验室建设；加深了先进的舰船EMC数字设计技术研究，包括计算电磁学和计算机技术的研究；拓展了舰船EMC设计相关的模拟试验场地的功能，提高了试验技术水平和精度。

同时，将EMC设备数据库、EMC检测数据库、EMC研究信息数据库、EMC外场试验数据库等离散的低级别的数据库进行整合与融合，系统地、完整地建立级别更高的舰船EMC设计数据库，并保留与其它军兵种的设计数据库的链接接口。解决各舰在分析和控制EMC问题时不能共享现有的舰船EMC设计成果和数据的问题。3．2 具备舰船总体EMC评估能