国内外复杂电磁环境适应性标准研究综述

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环境技术/Environmental Technology
Ａｂｓｔｒａｃｔ：The adaptability of complex electromagnetic environment is one of the key indicators to characterize the reliability of electronic and electrical systems and the persistence of weapons and equipment in the complex high-strength electromagnetic environment. In this paper, the basic concepts and characteristics of the adaptability of complex electromagnetic environment are introduced. On the basis of comparing the domestic and foreign electromagnetic compatibility standards, the scope of study and assessment of the adaptability of electromagnetic environment are discussed in detail, and the latest research results of foreign complex electromagnetic environment adaptability standards are analyzed. The research work in this paper can provide technical reference for the demonstration and evaluation of the complex electromagnetic environment adaptability of electronic and electrical equipments, subsystems, systems and weapon platforms.
Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：electromagnetic compatibility (EMC); electromagnetic environment (EME); Adaptability of the complex electromagnetic environment; standard
摘要：复杂电磁环境适应性是表征复杂高强电磁环境下的电子、电气系统可靠性和武器装备顽存性的关键指标之一。

本文介绍了复杂电磁环境适应性的基本概念及其特征，在对比国内外电磁兼容性相关标准的基础上，详细论述了电磁环境适应性的研究范围和考核项目，重点分析了国外复杂电磁环境适应性标准方面的最新研究成果。

本文的研究工作可为电子、电气设备、分系统和系统以及武器平台的复杂电磁环境适应性指标论证和评估提供技术参考。

关键词：电磁兼容性；电磁环境；复杂电磁环境适应性；标准
中图分类号：TM937 文献标识码：A 文章编号：1004-7204(2019)S2-0019-08
国内外复杂电磁环境适应性标准研究综述
Review of the Domestic and Foreign Standards on the Adaptability of the Complex
Electromagnetic Environment
沈国庆，郑东，王彦碧
（武汉船舶通信研究所,武汉 430205）
SHEN Guo-qing, ZHENG Dong, WANG Yan-bi
(Wuhan Maritime Communication Research Institute, Wuhan 430205)
引言
武器装备是未来战争的重要保障。

未来战争正向自主集群协同化、智能化、陆海空天多系统多平台编队一体化方向多元纵深发展，随着各种武器系统和大型作战平台上电磁传感器（如导航、通信、雷达、制导、电子对抗等）的大量使用和高密度集成，电子、电气设备和系统的电磁发射功率的日益增大，电磁频谱日益扩宽，干扰与反干扰等电子战措施的不断升级，未来战场电磁
透明度呈现出敌我交织的复杂态势。

武器装备和系统作战时，必然存在于自身正常工作产生的电磁频谱信号、敌方人为有意释放的威胁级强电磁信号以及雷电、静电、电磁脉冲等瞬态自然电磁信号交织产生的复杂强电磁环境中，这种复杂电磁环境具有实时动态、高强度、超宽带的显著特点。

这种动态化的超宽带高强电磁能量一旦通过天线或孔径等前门耦合或线缆、地网等后门耦合进入到武器装备和系统的各关键
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环节中，将对其电源电路、执行功能模块等造成威胁，轻则功能性能和可靠性下降，重则烧毁失效，使得武器装备、系统和大型作战平台的战技性能和可靠性以及作战效能将会产生严重不利影响，从而难以保障未来战争中的作战任务的高效遂行。

因此，为提高武器装备跨平台使用过程中的系统抗干扰能力、系统可靠性以及顽存性，亟需从国内外复杂电磁环境适应标准研究入手，开展复杂电磁环境适应性指标论证和评估工作，以解决复杂电磁环境适应性相关问题。

本文第二部分介绍了复杂电磁环境适应性的基本概念、特征以及技术要求和试验考核方法，第三部分论述了复杂电磁环境适应性初级阶段，即电磁兼容性研究阶段的国内外标准对比分析，第四部分从4个方面对复杂电磁环境适应性标准的国内外研究成果进行了重点分析。

１复杂电磁环境适应性
复杂电磁环境适应性和复杂电磁环境效应是研究复杂电磁环境问题互为正反的两个方面，复杂电磁环境适应性是电磁兼容性、电磁频谱性的外延和深化拓展概念。

１．１　电磁环境适应性的内涵
电磁环境是指在一定频率变化范围内电磁能量随时间的分布情况，即电子、电气系统和武器装备在既定工作环境中的执行规定任务时可能遭遇的各种传导型和辐射型电磁发射。

而电磁环境适应性是指系统在预期电磁环境作用下，实现其预定功能、性能和不能正常工作的能力，以及不对所在环境产生不可接受的电磁发射的能力[1]。

电磁环境适应性和电磁环境作用下的响应完全不同，前者要求电子、电气系统必须适应电磁环境、后者只是获取系统在电磁环境作用下的具体效应即可。

１．２　电磁环境适应性技术要求
复杂电磁环境适应性的技术要求主要包括：武器装备的自身系统级电磁兼容性要求，同频段及相邻频段军民用用品装备的电磁频谱特性要求，军械、燃油、人员
和武器装备的射频电磁危害防护特性要求，雷电、静电等瞬态电磁环境防护特性要求，时域、频域、空域、能域等背景电磁环境防护特性要求，电磁脉冲和高功率微波等武器产生的威胁电磁环境防护要求。

１．３　电磁环境适应性考核试验要求和方法
复杂电磁环境适应性的考核试验要求涵盖了稳态电磁场电磁辐射要求、瞬态电磁场电磁辐射要求、以及电磁散射场要求等三个方面。

如图1所示，为复杂电磁环境适应性考核的16个方面的具体要求。

图2所示，为对应是要求的23个具体试验方法[2]-[3]。

电磁环境适应性试验包含考核鉴定类试验和效能评估类试验两部分组成，两者区别在于：考核鉴定类试验往往具有可标定、可重复、物理性的特点；效能评估类试验更强调在考核鉴定试验的基础上，尽可能模拟实际使用环境对被试系统实施综合性评估，是一种最大限度贴近实际使用状态的综合性动态试验。

２
国内外电磁兼容性标准对比
图1 复杂电磁环境适应性考核试验要求
图
2 复杂电磁环境适应性考核试验方法
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环境技术/Environmental Technology
电磁兼容性是武器装备具备电磁环境适应能力的基础和前提。

国内目前通行的国家军用标准及其它已知的国家标准主要集中在军用设备、分系统和系统的电磁兼容性的术语、限值、测量或者试验方法，以及军用设备和系统的电磁兼容性评估和管理等方面[4]-[7]。

主要包括：GJB 72A-2002《电磁干扰和电磁兼容性术语》、GJB 151B-2013《军用设备和分系统电磁发射和敏感度要求与测量》、HJB 34A-2007《舰船电磁兼容性要求》、HJB 237-2001《舰船电磁兼容性试验方法》、GJB 1389A-2005《系统电磁兼容性要求》、GJB/Z 17-1991《军用装备电磁兼容性管理指南》、GJB/Z 170.14-2013 《军工产品设计定型文件编制指南　第14部分：电磁兼容性评估报告》等。

国外在电磁兼容性标准研究和制定上领先于国内且比较完备，集中且系统地阐述了军用设备、分系统和系统及平台的电磁兼容性、电磁环境效应术语、项目、试验方法和评估方法。

图3所示，为中国军用标准与美国军用标准的对比图。

３国内外复杂电磁环境适应性标准分析
国外在电磁环境适应性标准研究方面比较早，主要包括：美国军用标准及其操作手册、美军试验基地试验操作规程及试验报告、英国军用标准、北约标准、国际无线电咨询委员会CIPSPR 标准、国际电工委员会IEC 标准、欧盟EN 标准、国际标准化组织ISO 标准、国际非电离防护组织ICNIRP 标准、欧洲航天局ECSS 标准、法国空客飞机公司企业标准、IEEE 标准、美国汽车行业SAE 标准等。

国内在复杂电磁环境适应性标准方面的起步相对国外要晚，且标准研究比较零散，不系统、不全面且不成体系。

通过梳理和对比总结，可以将国内外复杂电磁环境适应性标准研究归纳为四类：总体性技术要求和管理类标准，电磁辐射危害类标准，雷电、电磁脉冲等瞬态电磁类标准、外部射频电磁场或高强辐射场类标准，电磁频谱兼容性管理和防电磁泄漏类标准。

３．１　复杂电磁环境适应性总体技术和管理类标准
图3 中美军用标准对比图
国外在电磁环境适应性总体技术和管理类标准主要包括[8]-[11]：
1）美国军用标准MIL-STD-464/464A/464C-2010《Electromagnetic environmental effects requirements for systems》系统电磁环境效应试验方法对相关军用设备和系统所处的电磁环境作了明确地的界定、对被试验系统和设备应考核的测试项目、限值和方法进行了详细要求。

2）英国国防部标准DEF STAN59-411-2008-Part4&Part5《Electromagnetic Compatibility：platform and system test and trials》从武器装备的传导发射、传导敏感度、辐射发射、辐射敏感度的要求和测试方法上作了详尽要求和规定。

3）北约标准NATO AECTP500-2006《Electrical/ Electromagnetic environmental tests》规定了NCE、NCS、NRE、NRS共24个测试的要求、频段、限值和测试方法。

4）美国陆军航空司令部编制的ADS-37A-PRF-1996《Electromagnetic environmental effects(E3) performance and verification requirements》对电磁环境适应性要求和测试方法进行了详细规定。

5）美国白沙导弹基地测试报告TOP1-2-511-2010《Electromagnetic environmental effects system testing》，以某型导弹武器系统为研究对象，从电磁环境效应、电磁辐射对军械的危害、雷电、电磁脉冲、静电放电、防电磁泄漏、高功率微波等方面作了详尽阐述。

国内在电磁环境适应性总体技术和管理类标准主要包括：
1）GJB 1389B-XXXX《系统电磁环境效应》，是对GJB 1389A-2005版本的全面修订，针对所有军兵种和武器平台所有武器装备和系统，在原有14个详细测试要求的基础上，增加了高功率微波技术要求，从系统级电磁兼容性概念拓展至系统级电磁环境效应。

该标准仅涉及复杂电磁环境效应，目前无复杂电磁环境适应性评估方法方面的论述。

2）GJB 8848-2016《系统电磁环境效应试验方法》是对GJB 1389A/B要求的方法论证和解析，集中地阐述了所有军兵种和武器平台的复杂电磁环境效应试验方法，
涉及15个测试项目，共22个试验方法，9个资料性附录，
主要包括：安全裕度、系统电磁兼容性、外部射频电磁
环境、雷电、电磁脉冲、直流磁场、静电放电、电磁辐
射危害、电搭接与外部接地、防信息泄漏、发射控制、
频谱兼容性、高功率微波等项目。

该标准只是聚焦在试
验方法本身，并未从武器装备论证、立项、设计、研制、
测试验证、系统联调、鉴定列装、在役考核和评估等全
流程设计、验证和管理的角度对武器装备进行复杂电磁
环境适应性评估并形成技术指导性文件。

3）GJB/Z 17A-XXXX《军用装备电磁场环境效应管
理指南》(报批稿)是GJB/Z 17-1991的修订版本，从军
用装备方案阶段、工程研制阶段、定型阶段、生产和使
用阶段进行论述，新增了电磁环境效应管理要求、工作
内容和实施方法以及电磁环境效应大纲、电磁环境效应
控制计划、电磁环境效应分析与预测、电磁环境效应培训、
电磁环境、电磁环境效应技术组、电磁环境效应试验计划、
电磁环境效应技术要求、电磁环境效应与评价等9个资
料性附录。

本标准从武器装备生产科研流程上给出了电
磁环境效应相关管理性要求，但无实施细则和具体评估
方法以及电磁环境适应性的相关要求和评估内容。

4）GJB 8892.15-2017《武器装备论证通用要求　第
15部分：电磁环境适应性》，是目前涉及电磁环境适应
性方面的惟一具体国家军用标准。

该标准提出了武器装
备电磁环境适应性论证依据、原则、项目和相关内容，
主要包括：研制立项综合论证阶段电磁环境适应性论证、
研制总要求论证阶段电磁环境适应性论证以及电磁环境
适应性论证工作流程、武器装备电磁环境适应性需求分
析论证要点、和电磁环境适应性技术要求论证要点等。

３．２　电磁辐射危害类标准
国外在电磁辐射危害类标准主要包括：
1）国际非电离防护委员会标准ICNIRP-2010《Guidelines for limiting exposure to time-varying electric and magnetic fields》，详细规定了1 Hz~100 kHz和100 kHz~300 GHz频段电场和磁场的暴露限值、对人体
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环境技术/Environmental Technology
的直接危害和间接危害效应模型和评价准则以及人体电磁辐射危害防护方法。

2）英联邦标准British standard BS EN62311：2008《Assessment of electronic and electrical equipment related to human exposure restrictions for electromagnetic fields （0 Hz ~300 GHz）》，阐述了0 Hz~300 GHz 频段磁场、电场和电磁场对电子电气设备和人体的辐射限值和评估流程及方法,并采用“权重电路”模型，利用基于时域有限差分方法（FDTD）的仿真软件EMPIRE，计算了典型结构的感应电流密度和人体的比吸收率。

4）IEEE-Std-C95.1-2005和IEEE-Std-C95.6-2002 IEEE Standard for Safety Levels with Respect to Human Exposure to Radio Frequency Electromagnetic Fields》，主要论述了0 Hz~3 kHz 和3 kHz~300 GHz 频段内，生物体所能承受的电场、磁场和电磁场辐射安全限值，限值指标主要以内部电场、比吸收率和电流密度为表征参数，该标准要求在3 kHz~100 kHz 甚低频频段范围内的场强值不得高于614 V/m（175.76 dBuV/m），长时间活动将会对人员脑垂体、心肺、瞳孔等功能产生危害。

5）美国国防部测试手册MIL-HDBK-240A-2011《Hazards of electromagnetic radiation to ordnance （HERO） test guide》，详细规定了电磁辐射对燃油危害的试验方法。

国内在电磁辐射危害类标准主要包括：1）GJB 5313A-2017《电磁辐射暴露限值和测量方法》，是对GJB 5313-2004的修订，主要增加了频率1 Hz~3 MHz 的电磁辐射短时间暴露限值、测量与评价方法，增加了脉冲电磁辐射的峰值限值；明确了100 kHz 以上电磁辐射的电场强度的测量与评价方法，增加了2个资料性附录。

重点关注的是测试区
域的瞬时值和平均场强，在该标准表１“作业区瞬时暴露限值”中指出“3 000 Hz~100 kHz 频率范围内，电场强度限值为不超过170 V/m”，在表4“生活区瞬时暴露限值”中指出“2.9 kHz~ 57 kHz 频率范围内，电场强度不超过70 V/m”。

2）GB 8702-2014《电磁环境控制限值》，是对GB 8702-1988的修订，主要新增了1 Hz~100 kHz 频段电场和磁场的公共暴露控制限值，考虑的是电磁辐射累积效应。

该标准主要关注的是电磁辐射危害对人员伤害的积累效应，该标准表1“公共暴露控制限值”中要求“2.9 kHz~57 kHz 频率范围内，电场强度不超过70 V/m”，这与GJB 5313A-2017中规定相同。

3）GB 6364-2013《航空无线电导航台（站）电磁环境要求》中，给出了工科医设备射频段干扰防护距离。

4）GJB 786-1998《预防电磁场对军械危害的一般要求》，主要是以军械、燃油为对象，提出了电磁辐射对军械燃油的危害及其防护方法。

5）GJB 7504-2012《电磁辐射对军械危害试验方法》，是对GJB 786-1998标准的深化解析以及并提出了相关试验方法。

6）GB 18871 《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》，主要研究对象是一般电离辐射，对电离辐射源的辐射安全进行了重点阐述。

３．３　雷电、电磁脉冲等瞬态电磁类标准国外在瞬态电磁类标准主要包括：
1）美国白沙导弹基地测试报告TOP1-2-620-2011《High-Altitude electromagnetic Pulse (HEMP) testing》，以某型战车为研究对象，完成了水平极化场高空核爆电磁脉冲试验，见图4。

2）美国国防部报告
DOT/FAA/CT-89/22《Aircraft lightning
图4 某型战车核电磁脉冲试验示意图
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protection handbook》，从雷电防护、燃油安全性、电磁辐射危害、雷电安全性、雷电仿真、雷电试验方法、地磁场、电磁屏蔽能方面详细论述了军用飞机雷电防护方法和工程实施方案。

3）美国国防部接口标准MIL-STD-188-125-1/2-1998《High-altitude electromagnetic pulse(HEMP) protection for ground-based C4I facilities performing critical time-urgent missions》，详细规定了陆基固定式和移动式通信指挥设施核电磁脉冲的防护要求。

4）美国国防部标准MIL-STD-2169B-2012《High-altitude electromagnetic pulse(HEMP) environment》，详细规定了美国所有武器装备和系统高空核爆电磁脉冲的试验方法和流程以及和数据处理方法。

目前该方法还未解密。

5）SAE5414A-2005《aircraft lightning zoning》，详细规定了飞机雷电分区方法。

6）SAE5412A-2005《aircraft lightning environment and related test waveform》，详细规定了飞机雷电环境及相关试验波形，见图5。

国内在瞬态电磁类标准主要包括：
1）GJB 1804-93《运载火箭雷电防护》，主要论述了运载火箭的直接雷防护方法。

2）GJB 3567《军用飞机雷电防护鉴定试验方法》，主要针对军用飞机在直接雷和间接雷防护措施，提出了相应的雷电防护试验方法。

3）HB 6167.24-2014《民用飞机机载设备环境条件和试验方法　第24部分：雷电感应瞬态敏感度试验》，主要针对国产民用飞机间接雷电提出了相关试验要求、试验方法和敏感度判据及评价方法，包括：引脚注入试验，大电流电缆束注入试验、对地注入试验。

4）HB 6167.25-2014《民用飞机机载设备环境条件和试验方法　第25部分：雷电直接效应试验》，主要针对国产民用飞机直接雷电提出了相关试验要求、试验方法和敏感度判据及评价方法，主要包括：高电压雷击附着试验、强电流物理损毁试验、附加试验要求等。

5）GJB 3622-1999《通信和指挥系统自动化地面设施对高空核电磁脉冲的防护要求》，对地面设施的高空电磁脉冲屏蔽效能、加固设计、试验验证以及工程施工进行了详细论述，并提出了屏蔽效能试验规程、脉冲电流注入试验程序、连续波浸没试验程序和高空核电磁脉冲波形四个方面的资料性附录。

３．４　射频高强辐射电磁场类标准
1）美国军用标准测试手册MIL-HDBK-235-2010《Military operational electromagnetic environment profiles》，详细说明了电磁环境适应性的术语、要求、测量和评估方法。

该标准可为本项目提供借鉴。

2）美国国防部测试手册
MIL-HDBK-235-1C-2010
图5 民用飞机和通信车雷电试验示意图
25环境技术/Environmental Technology 图7 国外军民用平台天线电磁频谱兼容性示意图
图6 高强射频辐射电磁场试验示意图《Military operational electromagnetic environment profiles》，详细规定了军用设备和系统电磁环境相关术语、限值、试验方法和计算模型。

3）GJB XXXX-XXXX《水面舰船射频电磁环境》（征求意见稿），重点论述了水面舰船射频电磁环境的确定方法、射频电磁环境电平、设备和分系统的电磁环境限值、射频电磁环境的数据来源以及射频电磁环境测量与估算方法。

３．５　电磁频谱兼容性和防电磁泄漏类标准
3）美国陆军司令部编制的美国陆军电磁频谱管理指南FMI 6-02.70-2010(FM 24-2）对10 Hz~40 GHz频段内的电磁频谱提出了相应的应用范围和管理措施。

2）美国国防部测试手册MIL-HDBK-237D-2005《Electromagnetic environmental effects and spectrum supportability guidance for the acquisition process》,详细规定了电磁环境效应与频谱保障性的工作指南。

3）美国国防部报告DI-EMCS-80217A-1989《Tempest assessment report》，提出了防电磁泄漏的相关评估方法。

4）GJB 1143-1991《无线电频谱特性的测量》，主要对无线电频谱特性和无线电频谱兼容性提出了相关测试方法。

４结论
本文介绍了复杂电磁环境适应性的基本概念及其特
征，重点从总体性技术要求和管理类标准，电磁辐射危
害类标准，雷电、电磁脉冲等瞬态电磁类标准、外部射频电磁场或高强辐射场类标准，电磁频谱兼容性和防电磁泄漏类标准等四个方面对比论述了国内外复杂电磁环境适应性标准方面的最新研究成果。

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Exposure to Radio Frequency Electromagnetic Fields, 3 kHz~
300 GHz. IEEE-Std-C95.1-2005 [S]. 2005.
[11] IEEE Standard for Safety Levels with Respect to Human
Exposure to Radio Frequency Electromagnetic Fields, 0 Hz~3 kHz.
IEEE-Std-C95. 6-2002 [S]. 2002.
参考文献：
作者简介：
沈国庆，男，湖北武汉人，工程师，研究方向为复杂电磁环境适应性测试与评估。

４结论
1）1Cr11Ni2W2MoV不锈钢在海洋大气环境下暴露
12个月点蚀明显；低温渗铝层对延缓1Cr11Ni2W2MoV
不锈钢表面腐蚀具有一定的作用，但低温渗铝层很薄，
对基体的保护作用有限。

2）渗铝1Cr11Ni2W2MoV不锈钢表面出现点蚀坑，
拉伸时在点蚀部位产生应力集中是其拉伸性能下降的主
要原因。

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参考文献：
作者简介：
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2019年9月/ September 2019。