通信車輛的電磁兼容

1引言
電子設(shè)備的增加使通信車輛內(nèi)的總體布置越來(lái)越密集，縱橫交錯(cuò)的部件、電纜、電臺(tái)和其他電子設(shè)備以及外界的電磁干擾，使通信車輛的電磁環(huán)境更加復(fù)雜。研究電磁兼容的主要目的就是要追求各系統(tǒng)的共存和不降級(jí)。根據(jù)通信車輛的特點(diǎn)，筆者認(rèn)為搞清以下幾個(gè)方面對(duì)提高整車的電磁兼容指標(biāo)有實(shí)際的指導(dǎo)意義。
2導(dǎo)線對(duì)導(dǎo)線的干擾
導(dǎo)線對(duì)導(dǎo)線的干擾是通信方艙中存在最普遍、作用最強(qiáng)烈的干擾，各系統(tǒng)、各組別的電纜捆扎在一起為這種干擾提供了條件。根據(jù)通信車輛的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，分析、研究電磁干擾的機(jī)理，應(yīng)用近場(chǎng)理論將電容性(電場(chǎng))干擾和電感性(磁場(chǎng))干擾分開來(lái)研究會(huì)更接近產(chǎn)品的實(shí)際。
2.l電容性干擾

兩條并行導(dǎo)線，若導(dǎo)線l為干擾源，電壓為K，導(dǎo)線2為被干擾的電路，則產(chǎn)生于導(dǎo)線2與公共地之間的干擾電壓可表示為:

從公式(l)中可以看出，電容性干擾是客觀存在的，但它可以量化，可以在一定程度上加以控制。

通過(guò)以上關(guān)系式看出二干擾情況與頻率、磁通密度、封閉回路所包圍的面積、兩電路之間的互感量成正比。因此，通信車輛完全可以通過(guò)控制封閉回路所包圍的面積、兩電路之間的互感量來(lái)改善電磁環(huán)境提高整車的電磁兼容性指標(biāo)。
3接地與接地阻抗引起的干擾
屏蔽與接地是抑制干擾的重要手段，在通信車輛中得到了廣泛應(yīng)用。通信車輛中所用電子設(shè)備絕大多數(shù)都是依靠自身的外殼與車體實(shí)現(xiàn)屏蔽接地，同時(shí)也利用車體與電源負(fù)極連接形成回路。由于接地點(diǎn)的不同，設(shè)備與車體之間產(chǎn)生一定的地電流。當(dāng)某一設(shè)備向地回路中注入電流時(shí)，該電流會(huì)在導(dǎo)體內(nèi)外產(chǎn)生電磁場(chǎng)，并在另一設(shè)備的電路中形成一定的干擾電壓，從而在設(shè)備之間形成傳導(dǎo)電磁干擾。兩個(gè)設(shè)備之間通過(guò)公共地阻抗藕合引起傳導(dǎo)干擾，不同工作方式的敏感

設(shè)備系統(tǒng)對(duì)共地藕合干擾有兩種不同的響應(yīng)形式。
a.女口果信號(hào)的傳輸和敏感設(shè)備系統(tǒng)的對(duì)地阻抗是對(duì)稱的，共地干擾電壓表現(xiàn)為敏感設(shè)備系統(tǒng)輸入端的共模電壓。
敏感設(shè)備系統(tǒng)必須具有較高的共模抑制效果才能不受共地干擾電壓的影響。
b.如果信號(hào)的傳輸和敏感設(shè)備系統(tǒng)地對(duì)地阻抗是不對(duì)稱的，則共地干擾電壓會(huì)部分的轉(zhuǎn)化為接收系統(tǒng)輸入端的差模電壓，直接迭加在系統(tǒng)的差模信號(hào)上。此時(shí)敏感設(shè)備系統(tǒng)必須具有很高的對(duì)地阻抗或采用隔離變壓器等技術(shù)才能有效的抑制共地干擾電壓的影響。
計(jì)算機(jī)不正常復(fù)位或死機(jī)一類的故障在原裝備的通信車輛中經(jīng)常發(fā)生，這些故障往往在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)、發(fā)電機(jī)或大功率負(fù)載開啟、電磁鐵或電磁閥動(dòng)作過(guò)程中發(fā)生。由于計(jì)算機(jī)本身已經(jīng)進(jìn)行了電磁兼容處理，干擾信號(hào)往往不是從電源端進(jìn)入，而是從地線拾取干擾。用圖l可說(shuō)明計(jì)算機(jī)系統(tǒng)受干擾的原理。由于通信車輛的車體和接地搭接存在電阻，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與大負(fù)載之間有明顯的共阻禍合，這是其一;其二是

在電磁兼容研究中，良好接地的目的一方面是盡量降低若干電路共用的接地阻抗所產(chǎn)生的干擾電壓，另一方面是避免產(chǎn)生不必要的接地環(huán)路，以免感應(yīng)外來(lái)磁場(chǎng)的干擾或者造成不同接地點(diǎn)而產(chǎn)生干擾電位差。分析證明，工作頻率高于1MHz或?qū)Ь€長(zhǎng)度超過(guò)工作信號(hào)波長(zhǎng)的l/20時(shí)，必須采用多點(diǎn)接地的方式，才能保證接地的實(shí)質(zhì)效果。這使得工作頻率高于1MHz電路的接地點(diǎn)變得講究起來(lái)，判斷良好設(shè)計(jì)與一般設(shè)計(jì)的一個(gè)重要區(qū)別點(diǎn)也就體現(xiàn)在對(duì)接地點(diǎn)的選擇和確定上。解決工作頻率高于1MHz電路干擾的另一個(gè)難點(diǎn)是線路的干擾電容很容易形成接地環(huán)路。在通信車輛中目前工作頻率高于1MHz的電路和系統(tǒng)很多，可以說(shuō)，凡是應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)的系統(tǒng)都屬于這一范疇。

最實(shí)用的低頻接地方法是綜合串聯(lián)單點(diǎn)接地和并聯(lián)單點(diǎn)接地的優(yōu)點(diǎn)，使總的接地效果滿足低干擾指標(biāo)并避免過(guò)于復(fù)雜的連線要求。綜合的方法是:以能量、功率的大小分類，使不同能量、功率的信號(hào)與不同干擾強(qiáng)度的電路的接地點(diǎn)不在同一點(diǎn)。多個(gè)低功率或低能量的電路可以共用同一個(gè)接地點(diǎn)，而其他較高功率的電路必須使用其他的接地點(diǎn)。
4天線互招效應(yīng)
天線作為通信電子設(shè)備中電磁能量的發(fā)射和接收端口最有可能形成相互的輻射干擾，即天線能量的相互藕合。天線互藕的強(qiáng)弱也就表征了天線相互干擾的強(qiáng)弱。天線的互禍可分為兩類:多個(gè)獨(dú)立天線之間的互藕;陣列天線系統(tǒng)內(nèi)不同輻射元間的互禍。通信車上不同功能天線之間的互禍問(wèn)題是屬于獨(dú)立天線之間的互禍問(wèn)題。采取增大天線之間的間距是降低互藕的有效措施。但是，通信車頂?shù)目臻g是有限的，無(wú)法使互藕影響降低到允許的范圍之內(nèi)，只有通過(guò)合理地設(shè)計(jì)天
線布局，使互藕影響減到最小。
天線的互禍效應(yīng)直接影響到天線性能和電參數(shù)的改變，如輻射方向圖失真、主波束方向發(fā)生偏移、信噪比下降、電流分布變化、輸入阻抗和增益發(fā)生變化?？傊?，天線互藕效應(yīng)的存在，使天線達(dá)不到最佳的設(shè)計(jì)效果?？梢?，對(duì)天線互禍效應(yīng)的研究，也是電磁兼容性的研究重點(diǎn)。
5電磁屏蔽機(jī)箱
屏蔽是利用屏蔽體來(lái)阻擋或減小電磁能量傳輸?shù)囊环N技術(shù)。理論上封閉的理想金屬體可以接近100%地封閉電磁場(chǎng)，使封閉區(qū)內(nèi)的電磁場(chǎng)不外泄，外部的電磁場(chǎng)不進(jìn)入。而現(xiàn)實(shí)中要做到這一點(diǎn)是很難的。屏蔽與接地的關(guān)系相當(dāng)密切，一般來(lái)說(shuō)，作為屏蔽用的金屬物件都必須接地。

信息泄漏和預(yù)防電磁干擾的重要技術(shù)措施之一，目前為了防止敏感設(shè)備受到干擾和電磁泄漏產(chǎn)生干擾主要采用電磁屏蔽機(jī)箱，其設(shè)計(jì)顯得尤為重要。而就目前通信車所用機(jī)箱現(xiàn)狀看，在電磁屏蔽方面的考慮較少，機(jī)箱在人們眼里僅僅是一個(gè)罩在設(shè)備外的“盒子”，其外型由設(shè)計(jì)者的喜好隨意設(shè)計(jì)，且根據(jù)需要在機(jī)殼上隨意開孔，造成了不必要的電磁泄霉。
6電磁屏蔽方艙
我國(guó)軍用方艙以國(guó)外方艙為“藍(lán)本”，于上世界80年代初開始研制，80年代中期首次用于某防空導(dǎo)彈系統(tǒng)。90年代，軍方逐步認(rèn)識(shí)到方艙的使用價(jià)值，我國(guó)開始自行研制、生產(chǎn)、應(yīng)用電磁屏蔽方艙。近年來(lái)，我國(guó)在研型號(hào)的先進(jìn)武器裝備，尤其是導(dǎo)彈武器系統(tǒng)，普遍應(yīng)用較高性能的電磁屏蔽方艙，且技術(shù)指標(biāo)呈不斷上升趨勢(shì)。雖然我國(guó)電磁屏蔽方艙經(jīng)歷了近30年的發(fā)展，達(dá)到了一定的水平。但是，我國(guó)電磁屏蔽方艙在技術(shù)、性能和產(chǎn)品應(yīng)用上，與世界發(fā)達(dá)國(guó)家還存在著一定的差距。
在國(guó)際上，電磁屏蔽方艙在軍、民兩用領(lǐng)域中已進(jìn)入寬頻帶、高效能、多行業(yè)、通用化、系列化的發(fā)展階段。而我軍武器裝備配套的電磁屏蔽方艙，其屏蔽性能仍屬于中、低檔次;高性能電磁屏蔽方艙在我國(guó)服役的裝備中尚未應(yīng)用。
在民用領(lǐng)域中，人們尚未認(rèn)識(shí)到電磁屏蔽方艙的應(yīng)用價(jià)值。
隨著通信車所處電磁環(huán)境的不斷惡化，采用高性能的電磁屏蔽方艙已是大勢(shì)所趨，因此研制高性能的電磁屏蔽方艙是減少外界電磁干擾的關(guān)鍵所在。
7結(jié)束語(yǔ)
通信車綜合化、系統(tǒng)化、集成化的發(fā)展，系統(tǒng)之間的相互干擾以及外部復(fù)雜電磁環(huán)境的影響，使各系統(tǒng)的性能不能充分發(fā)揮甚至不能正常工作的問(wèn)題變得十分突出。干擾無(wú)法被完全消除，但可減弱，使其不至于影響各個(gè)系統(tǒng)的正常使用或不明顯地降低戰(zhàn)技指標(biāo)，此時(shí)即可認(rèn)為相互沒(méi)有形成干擾。