舰船通信系统电磁干扰研究

舰船通信系统电磁干扰研究

包霞杨光

（92721部队316000）

摘要：船舰通信系统的电磁干扰容易使船舰从功能和使用效能上遭受一定的损失，而且随着科技的发展和新材料的使用，电磁环境越来越复杂。为了使电子设备能协同工作，就要解决电磁干扰问题，以保证船舰通信系统的正常工作。

关键字：船舰；通信系统；电磁干扰

1.引言

随着科技的发展，越来越多的电子通信设备被装配到现代船舰系统中。这些设备因为各自需要占有一定的空间并且频谱不同，当很多设备同时工作时必然会产生电磁干扰现象。电磁干扰包含了电磁干扰源、耦合通道和敏感设备几个基本产生源。为了使电子设备能协同工作，就要解决电磁干扰问题，当设备处于同一个电磁环境下，使电子设备在完成各自功能的情况下有效实现电磁兼容，不会因为其他设备所产生的电磁辐射而影响自身性能，从而保证船舰通信系统的正常工作。

2.电磁干扰的危害

2.1电磁干扰概念

电磁干扰（ElectroMagneTIcInterference，简称EMI），是指任何在传导或者在有电磁场伴随着电压、电流的作用下而产生会降低某个装置、设备或系统的性能，还有可能对生物或者物质产生不良影响的电磁现象。电磁干扰是变频器驱动系统中的一个主要问题。电磁干扰，有传导干扰和辐射干扰两种。传导干扰是指通过导电介质把一个电网络上的信号耦合（干扰）到另一个电网络。辐射干扰是指干扰源通过空间把其信号耦合（干扰）到另一个电网络。在高速PCB及系统设计中，高频信号线、集成电路的引脚、各类接插件等都可能成为具有天线特性的辐射干扰源，能发射电磁波并影响其他系统或本系统内其他子系统的正常工作。

2.2电磁干扰危害

船舰通信系统的电磁环境比较复杂，电磁干扰对船舰通信系统的性能发挥起到很大的破坏作用，还会造成传送信息的泄漏，使系统不能正常工作，甚至关系到船舰的安全，造成人员和财产的损失。船舰电子产品的设备材料越来越多的使用复合型材料，这也使电磁干扰现象越发严重。电磁干扰的危害主要体现在以下方面：

降低通信系统的功能指标。首先电磁干扰会使语音信号遭受严重失真，在干扰状况下，图像现实系统发生失真，现象模糊甚至产生错误。在数字通信系统中，电磁干扰会降低系统信号传输的可靠性和有效性。

产生误动作、误指向、误报等现象。电磁干扰使得通信电子设备的正常工作受到干扰，如定向天线接收到受干扰的信号后会造成误指向和误动作而产生严重后果；在易燃区内，由于电磁干扰造成的强电磁场会产生感应电压而引发燃烧。

产生电磁辐射损伤、电磁泄密和暴露。当工作人员暴露在电磁辐射环境下会严重损伤组织器官。电磁辐射产生干扰的同时，还会泄漏船舰地理位置等信息。

3.电磁干扰形成及类型

3.1电磁干扰形成

电磁干扰的产生主要是辐射耦合和传导耦合。干扰信号随着干扰源与敏感器件之间的连接电路传递，再对敏感器产生干扰现象。其次，由于船舰建造人员的业务水平或操作能力受限而使接地或者搭接等工作出现问题，也会出现设备和电缆之间的互相干扰，对电磁兼容性能产生影响。

电磁辐射是以电磁波的传播形式在介质中进行传输。干扰的辐射量根据电场和磁场的规律向四周空间发射。辐射耦合常见于天线对天线发生耦合、平行导线之间出现高频信号感应以及电磁场在空中经过导线的感应而耦合。电子设备在实际运行中，设备之间会产生多种耦合，共同产生电磁干扰，使电磁环境更加复杂。

3.2电磁干扰类型

船舰上的电子设备频段覆盖从低频到高频区间，船舰平台的有限性和不断扩展的任务需求之间存在一定的矛盾，使处在统一平台系统间因为自身特性带来的干扰问题不能获得全部解决。电磁干扰类型主要分为：

同频干扰，是信号源间有用的信号频率一致，并且使用相同传输方法进入收信机中频通带所产生额干扰。

邻频干扰，是指在收信机频带或通带附近的信后变频后进入中频通带所产生的一种电磁干扰。

带外干扰，发生与发信机的杂散辐射与收信机杂散的响应中。

互调干扰，是两个或两个以上的信号作用在非线性器件上而产生了相近的频率，从而造成船舰通信系统干扰。

阻塞干扰，是接收外来信号时发信机阻塞而产生的干扰现象。

4.改善电磁干扰的措施建议

电磁干扰对船舰系统造成很大的影响，因此在进行船舰通信系统设计时，就要充分考虑电子设备电磁干扰的抑制问题，综合分析和研究电磁干扰产生的原因、干扰源和抑制措施，做好电磁兼容工作。主要措施如下：

船舰整体设计时，除了在造船技术上的提升，还要考虑选择抗噪声性能好的电子设备，从整体的角度考虑电磁干扰和电磁兼容问题，综合分配电磁频率，保证整体电磁兼容性能，避免因为频率产生冲突而导致船舰电子设备之间的电磁干扰。随着电子设备的长时间使用，设备的电磁兼容性能也会发生一定的变化，因此对电磁干扰的措施工作也需要定期进行检查和加强，达到持续降低电磁干扰的效果。

在设计船舰的收发天线时，为了避免天线之间的耦合干扰，应该在天线的选择上注意天线的不同特性并尽量减少天线的使用数量，设法增大大功率天线间的空间距离，分开布置天线收发区，将频段不同的天线配置带通滤波器。其次，为了避免天线和周围金属产生耦合干扰，布置天线时应尽量远离金属器件，使天线方向的畸变尽可能减小。

设计合理的接地方案。接地措施是有效避免船舰电子设备电磁干扰的重要措施之一，分为安全接地和电磁兼容接地。安全接地是为了避免电子设备绝缘平衡被破坏后人员触电事故。电磁兼容接地是通过流放感应电荷，为船舰通信系统设置参考电位，从而有效抑制电磁干扰。接地情况要进行定期检测避免接地电阻接地不良。

船舰通信系统电缆铺设时，要根据电缆传输能量的多少和工作频率，按照国家电缆敷设标准进行设计和敷设，定期检测保证电缆正常性能。

船舰通信系统中使用的金属设备构件，要增加其活动电气连接，这是因为各种金属设备会形成非线性连接，从而产生互调电磁干扰，对电子设备的正常工作频率产生干扰。通过减少暴露在外面的金属设备，同时减少船舰天线附件的金属器件，可以很大程度上降低非线性连接产生的电磁干扰。

综上所述，制定船舰通信系统电磁干扰抑制措施时，要综合考虑船舰通信系统的实际情况，设计相应的抑制措施，实现整体系统的电磁兼容。

5.总结

船舰通信系统的电磁干扰容易使船舰从功能和使用效能上遭受一定的损失，而且随着科技的发展和新材料的使用，电磁环境越来越复杂，因此抑制电磁干扰的研究也需要不断深入和长期进行，需要付出巨大的精力和时间，不断更新和使用更加有效的预防电磁干扰的方法和手段，使船舰通信系统发挥出更大的作用。

参考文献:

[1]曹军旗，船舰通信系统电磁干扰探讨[J]，电子机械工程，2013（2）

[2]范昕，船舰电力系统电磁兼容性研究现状综述[J]，中国船舰研究，2013（3）

第一作者：包霞，男，1979.10，江苏常熟，大学本科，舰船通信，工程师，