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浅论军用电子装备在现代战争中的电磁干扰问题

来源:中国测控网/作者:驻九三七三厂军代室 杨恋?? 2008年02月19日 ?? 收藏0

  前 言

  在现代高科技武器中军用电子装备的抗干扰问题对电子装备可靠性水平有重大的影响作用,也越来越引起各国军方的高度重视。在现代战场上,以过密电磁辐射频谱运行的武器系统迅速增加,造成战场上各军兵种武器系统间电磁干扰(EMI)的可能性不断增大,当两个系统以足够接近的频率和间距运行时,就会出现电磁干扰。其对武器系统性能和可靠性将造成恶劣的影响并由此而产生极其严重的后果,这其中就包括信息不准确、无法探测敌方目标、引信过早点火、飞机飞行失控和制导武器失灵等。

  一、目前海、陆、空三军用于战略、战役、战术等各种武器装备都包含有大量的电子装备,这些装备的正常运作都必须解决电磁兼容(EMC)的问题,问题不解决其后果不堪设想。

  在对敌作战中,常常要靠以战斗机等装备为首的武器系统,在现代战争中它们对于抢占先机具有极其重要的作用。在战斗机狭小的空间里,必须装备很多复杂的通信、导航设备以及雷达和敌我识别等电子设备,如此众多的电子设备在飞机有限的空间内要同时工作,除了电子设备的质量和可靠性水平直接影响着战斗机的作战性能以外,设备的密集所带来设备之间的相互干扰问题也不能忽略,因此,各设备之

间的电磁兼容已是一个至关重要的问题。随着机载电子设备的种类和数量的不断增加,它们所占用的电磁频谱越来越宽,所传输的信息量越来越大,因而机载电子设备之间的电磁兼容问题也越来越突出。如果这个问题解决得不好,就会使整架飞机的工作陷于混乱状态,而机群的电磁环境还可能使飞机的飞行控制、雷达、通讯、导航、电子战、火控和导弹控制系统的性能降低,这些不利影响随着放射功率的增强、接收灵敏度的提高,体积更小和更敏感的固态电路的应用而变得更加明显。

  二、实际上,军用电子装备的电磁兼容基本对策大体上可分为接地、布线和图形布线、元件选定、滤波和屏蔽等。其要求要比民用设备更高、更严格些。由于军用电子设备大多数都要密集安装在战斗机、舰船、坦克等军事装备中,其所处的电磁兼容环境很严酷,因此研究与现代军用电子装备密切相关的电磁兼容项目和电磁防护新技术就显得尤为重要。

  (一)、抗电磁脉冲(EMP)的对策技术

  在现代战场上,电子对抗和电子干扰贯穿于战争的始终,最危险、最致命的杀伤就是敌方发出的强大电磁干扰和电磁脉冲。电磁脉冲(EMP)是一个不容忽视的重要问题,它可以来自多个方面,主要有核武器爆炸时产生的强大的核电磁脉冲(NEMP)和打雷时的闪电辐射造成的雷电电磁脉冲(LEMP)等。

  1、核电磁脉冲(NEMP)

  核电磁脉冲(NEMP)是核武器爆炸的产物。核爆炸时,除了产生光、热、辐射能以外,还产生强大的核电磁脉冲。

  在40km以上高度的大气层外发生核爆炸时,伽马(γ)射线脉冲到达大气层,与空气中的分子发生冲突而产生康普顿效应。所谓康普顿效应,就是一种把电子从空气的分子中挤赶出来的现象。在这个电子的流动过程中产生电磁脉冲。虽然核电磁脉冲为瞬时现象,但它对半导体器件及微电子设备却具有极大的杀伤力——电击穿。其作用范围随爆炸的高度而异,核电磁脉冲的最大特点是上升时间快、强度大。上升时间约8ns,连接时间约200ns,电场强度高,可达50kV/m,是一种高强度的电磁干扰源(ENI),比通常的电磁干扰源强度高几十至上百分贝;另一特点是作用范围广、频带宽、能量大。频带从10KHz至100MHZ,除了对显示器、无线电设备的前端(高频端)有影响以外,对电话机等设备也有破坏作用,可使敌方的指挥、控制、通信、情报等系统遭受重创甚至瘫痪,成为现代战场上最为严重的电磁破坏因素。

  为了保证武器系统能正常地履行其功能并发挥重大作用,就要实施电磁脉冲的防护。军用电子设备的核电磁脉冲防护也是电磁兼容工作的一个重要组成部分。在现代战场上,为屏蔽电磁干扰和电磁脉冲的危害,就必须要求装载电气与电子设备的方舱具有很好的电磁屏蔽性能。总的来说,使用方舱并提高方舱整个舱体的电磁屏蔽性能就是一个很好的方法,它具有简单、成本低、整体效果好等优点。

  2、雷电电磁脉冲(LEMP)

  雷电是自然界强大的脉冲放电现象,也是一种静电现象,而且是自然电磁干扰源中最强的一种放电现象。一次闪电平均含有上万个脉冲放电过程,电流脉冲平均幅值为几万安培,持续时间几十到几百微秒。闪电通道大约有几百米至几公里长,在主放电过程中,它们向周围空间辐射高频和甚高频能量,从而产生雷电电磁脉冲(LEMP)。雷电电磁脉冲给计算机等微电子设备带来的危害也是相当严重的。雷电脉冲通常通过电网供电电源进入计算机网络造成干扰,轻则引起计算机程序混乱、信息处理失误;重则烧毁元器件,或使某些部件损坏直至停机,造成难以估计的重大损失。

  由于微电子技术和计算机技术在军用电子装备中的应用程度越来越高,采取相应的电磁兼容防护措施已成为军用电子装备安全性与抗干扰技术的一个迫切要求。具体地说,首先应从硬件、软件方面提高计算机系统自身的抗干扰能力。例如,在硬件设计中要进行电磁兼容设计,综合采用各种抗干扰措施;在软件设计中,可以利用冗余技术、容错技术、标志技术以及数字滤波技术等。其次,还要采取拦截、屏蔽、均压、分流、接地和滤波等防护措施。


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电磁兼容? 抗电磁脉冲? 防信息电磁泄漏?

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