机动式指挥通信系统电磁兼容设计
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第！卷第4期2015年8月指挥信息系统与技术Command Information System and TechnologyVol. 6 No. 4Aug. 2015
•实践与应用• do# 10. 15908". cnki. cist. 2015. 04. 016机动式指挥通信系统电磁兼容设计白雪杨张德磊杨卫东王远方(中国电子科技集团公司第二十八研究所南京210007)摘要：随着现代指挥通信系统信息化程度的不断提高，提高有限空间内各信息设备的共存能力 至关重要。针对未来战争复杂电磁环境下遂行指挥任务需求，结合机动式指挥通信系统的应用特 点与结构特性，基于电磁兼容干扰的理论分析和研究，利用传输通道抑制和回避疏导技术，完成了 机动式指挥通信系统的工程设计和实施。电磁兼容性测试结果表明，该系统电磁兼容性良好，设计 方案可行有效。关键词：复杂电磁环境；电磁兼容；机动式指挥通信系统中图分类号：TN03 文献标识码：A 文章编号：1674-909X(2015)04-0086-06
EMC Design for Mobile Command Communication SystemBai Xueyang Zhang Delei Yang Weidong Wang Yuanfang (The 28th Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation, Nanjing 210007, China) Abstract: With the increase informationization of the modern command and communication sys
tem ,how to improve the compatibility of information equipments in limited space is important. Aimed at needs of executing tasks in complicated electromagnetic environments in future wars, the engineering design, and the implementation of the mobile command and communication system are givenby combining the application with architecture characteristics of the mobile command and communication system. Based on the t heory analysis and t he research of t he elect ro- magnetic compatibility (EMC) interference, the restraining, the avoiding and leading technologies of channels are used. Finally, testing results show that the EMC of the system is ble, and the design is feasible and effective.Key words： complicated electromagnetic environments; electromagnetic compatibility (EMC);
mobile command and communication system
〇引言机动式指挥通信系统是以车辆为载体，集成了 多种电子通信和信息处理设备的一体化综合信息系 统。该系统通常在有限的平台和空间内集成了大量 电子设备，多种设备工作频率覆盖较宽、频带错综交 叠以及频谱冲突严重，导致了系统电磁环境异常复 杂和恶劣。随着集成电子设备的种类和数量的不断 增加以及通信设备灵敏度的不断提高，占用的电磁 频谱变宽，传输的信息量加大，设备间电磁干扰增多，故对机动式指挥通信系统电磁兼容设计提出了 更高要求。电磁兼容设计既要保证系统在复杂的电 磁环境下甚至在敌方强烈电磁干扰下正常工作，又 要最大限度抑制自身对周围环境的电磁辐射，以减 少对其他电子设备或系统的影响。同时应防止敌方 发现以提高生存能力[1]。本文研究了有效改善机动式指挥通信系统电磁 兼容问题的方法，探索了适合于机动式指挥通信系 统的电磁兼容设计和实现方案，对机动式指挥通信 系统的电磁兼容设计具有指导意义。
收稿日期：2014-10-23第6卷第4期白雪杨，等：机动式指挥通信系统电磁兼容设计87
1环境分析2总体设计要求根据电磁兼容理论，电子设备的电磁干扰主要 产生于天线、馈线、电源线、信号互连和机箱的耦合 效应。机动式指挥通信系统内集成的无线通信设备通 常包括短波（HF)电台、超短波（VHF)电台、特高频 (UHF)高速数据电台和二代北斗卫星定位等设备。 车顶有限空间需安装多部天线，大功率的发射天线 与灵敏度极高的接收天线间将产生较强的空间电磁 耦合，由于无线通信设备是收/发双工工作，各无线 设备间可能互为潜在的干扰源或敏感设备，局部电
磁环境恶劣，耦合效应突出。图1给出了机动式指 挥通信系统中主要设备工作频谱分布特性。
图1机动式指挥通信系统中主要设备工作频谱分布特性
机动式指挥通信系统电磁兼容性应符合GJB
1389A—2005《系统电磁兼容性要求》（简称GJB
1389A—2005)中系统内电磁兼容性、安全裕度（传 导和辐射安全裕度）、外部射频电磁环境以及电磁环 境对人体危害的相关规定。
1) 系统内电磁兼容性：系统自身应电磁兼容，
以满足系统工作性能要求。
2) 安全裕度：安全性关键功能，系统应具有至 少6 dB的安全裕度。
3) 外部射频电磁环境：系统与规定的外部射频 电磁环境兼容，系统工作性能满足要求，对于机动式 指挥通信系统，采用表1所示地面系统外部电磁环 境数据。
表1地面系统外部电磁环境
!电场平均值/(V • ni-1)
10 kHz〜2 MHz252 Hz〜250 MHz50
250 MHz〜1 GHz50
1 Hz〜18 GHz50
4)电磁环境对人体危害：系统作业区辐射值符 合GJB 5313—2004《电磁辐射暴露限值和测量方 法》（简称GJB 5313—2004)相关要求，选取最低限 值 15 V/m。由图1可见，各通信设备频谱跨度较大，由于各 设备功率强弱不同，因而相互间的电磁干扰较复杂。 机动式指挥通信系统中产生电磁干扰的主要原因包 括！）随着作战能力对通信系统的要求不断提高， 车载通信系统电磁收发设备工作频率出现较多重叠 现象，电磁频谱冲突严重。2)随着现代化战争对信 息化要求的提高，为了实现高速数据传输和宽频带 通信，通信设备工作频段已从传统的短波、超短波向 高频频段发展，形成了通信信号连续波工作体制，同 时需克服通信设备间产生的同频和谐波干扰。图1 中，VHF和HF电台频段会出现谐波干扰，VHF和 UHF电台、卫星定位和移动通信设备均会出现同 频干扰。3)受元器件性能限制，车内集成的多种信 息处理、网络控制、通信和供电系统等设备普遍存在 谐波和带外杂散严重超标问题，对其他车载电磁收 发设备易产生干扰。除上述空间辐射干扰外，机动式指挥通信系统 中传输线产生的传导干扰也会对系统造成一定影 响，故需在系统设计时予以考虑。
3设计方案3.1总体设计实现电磁兼容的有效手段是阻隔各种耦合通 道。针对机动式指挥通信系统的设备特点，在电磁 兼容控制方法设计上，除采用传输通道抑制技术，如 屏蔽、搭接、滤波、布线和接地等方法设计外，还可采 取回避和疏导技术，包括空间方位分离、时间闭锁分 隔和频率划分与回避等技术。机动式指挥通信系统 电磁兼容总体设计如图2所示。
图2机动式指挥通信系统电磁兼容总体设计指挥信息系统与技术2015年8月
3.2主要技术3. 2. 1 传输通道抑制
1) 屏蔽机动式指挥通信系统车辆箱体具有良好的电场
屏蔽效果，能显著减少外部电磁干扰对车内信息设 备的影响[23]。箱体作为屏蔽体根据制造、装配、散 热、观察及接口连接等要求，均开有形状各异且尺寸 不同的孔缝，这些孔缝对于屏蔽体的屏蔽效能起着 重要作用，应采取措施抑制孔缝的电磁泄露。集成 设计时需注意屏蔽舱室的焊缝尽可能少，且焊缝应 电磁密封、连续而无孔隙以及具有良好的导电性能。 屏蔽舱室的窗和通风口应尽量少，必须开的窗及孔 应尽量开在弱场区域或内通道上，其结构形式应考 虑屏蔽效能。屏蔽舱室需与地电位搭接且接地良 好。除车体外，各种进出车内的信号线缆也应成为 重点屏蔽对象。为有效防止传导干扰，要求信号和 电源电缆均选择内、外双层屏蔽电缆。针对系统中电源变压器和天线驱动电机等设备 产生的低频磁场，需进行单独磁场屏蔽处理，利用铁 磁材料将干扰器件包裹起来；针对系统中振荡器和 频率源等器件产生的高频电磁辐射，应视不同情况 采取电磁屏蔽处理。2) 滤波单纯采用屏蔽不能提供完整的电磁干扰防护， 因为设备或车辆内部的电缆是最有效的干扰接收和 发射天线。当HF电台进行大功率发射时，由于短 波发信天线与超短波天线间的空间耦合，强感应信 号形成的感应电压使VHF电台成为产生宽频带噪 声信号的噪声源，噪声信号又通过该电台连接的天 线辐射出去，导致整车背景噪声上升，系统收信性能 极度恶化，且无法正常接收较弱信号，造成阻塞式干 扰。同时，车内电子设备均采用体积小和效率高的 开关电源，在开关转换中固有的高速电流和电压瞬 变可能会对车载电子设备造成严重干扰。为了减小 上述电磁干扰，可采用滤波技术，通过加装滤波器切 断电磁干扰信号线或电源线传播路径。安装滤波器 时应考虑安装位置，输人输出侧的配线应屏蔽隔离。3) 搭 接搭接指设备和分系统的元件或单元利用低阻抗 导体进行电连接的过程，是电磁兼容性设计的一种 方法。对于机动式指挥通信系统地线，低阻抗搭接 的目的是确保地线具有很低的阻抗，并保持地线上 的电位一致。车内设备壳体到车体间的搭接电阻" 10 m"电缆屏蔽层到设备壳体的搭接电阻"15 m"。4) 布线合理布线可降低在系统中形成的线间以及线地 电磁感应相互间耦合的高电压，减少电磁耦合的几 率，改善电磁环境。车内部布线及走线时应减小干 扰源和敏感电路的环路面积，增大干扰源走线与敏 感线路走线间的距离，提高空间隔离，减少互连线缆 引起的传导性耦合干扰，并使两者间静电耦合为最 小。在保证电磁兼容性能的同时，应尽量采用简单 的布线结构，减少多余的屏蔽和复杂的安装，以提高 效费比。由于车内空间有限，无法满足线缆分类并拉开 足够间距的要求，各设备互连电缆需密集排放，致使 电缆间耦合非常严重。线缆敷设时，应考虑以下8点：#)将线缆分为信号、电源和射频线缆，不同类 型线缆分开走线和捆扎，并保留一定敷设间距，尽量 减少敏感线缆间的平行布线&(2)信号和电源电缆应尽量远离其他接闪以及 流过雷电流的金属物，控制系统线路，尽可能采用双 绞线&#)线缆尽量布设在走线槽内，必要处加保护 措施，避免与粗糙及不规则的表面和金属边接触；(4)不同类型线缆交叉时，应尽量采用直角相 交的布线方式，从而减少线路间互感&#)电台的天线馈线应单独布线，并贴近车壁 走线，尽量靠近电台主机或天线调谐器，拉开与其他 线缆的间距&#)天线馈线拐弯时应大圆弧过渡；#)接地线缆应尽量短；#)通过优化上装指挥控制设备布置位置，减 小过桥电缆的数量和电缆长度。5) 接 地
