通信平台电磁兼容标准构建及综合评估理念研究

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1、通信平台电磁兼容标准构建及综合评估理念研究第一章绪论1.1研究工作的背景与意义1.1.1通信系统电磁兼容特点无论是军用还是民用领域，通信系统的每一通信单元或结点并非总是在地域或空域位置上离散开来，体现出高度的集成化要求，即机动式通信系统往往集成于舰船、飞机、车辆以及高空平台等机动式承载平台[2]。如民用领域的应急指挥通信、城市预警通信、气象监测通信等系统。相对于民用通信，军用通信系统的集成化、一体化程度要求更高，单个平台载体（如单台车辆）往往同时作为HF网、VHF网、宽带数据网以及卫星通信网等多种无线通

2、信网络的同一节点，其狭小的平台载体空间装有多部HF/VHF/UHF等不同类型的无线通信设备，以及GPS/北斗定位导航、雷达系统、信息化终端等其他类型设备，导致局部载体空间电磁环境恶劣，平台内部电磁干扰耦合突出[3]；再加上外部环境中蓄意产生的频率对抗及大功率电磁辐射攻击，导致系统电磁干扰问题更加突出。同时，要实现一定空间范围立体、全方位的信息共享，信息传输容量、传输带宽以及传输质量的要求都将不断提高，通信集群及通信网规模也不断扩大，大量的通信设备互为潜在的干扰源（发射状态）及敏感设备（接收状态），导致通

3、信系统内产生较强的子网干扰、子网间干扰、网内干扰及网间干扰；另外随着通信规模的扩大，网内电台在某一瞬时是否在发射、哪些链路在通信、通信何时开始、何时终止，所有这些问题均是不确定的，尤其是跳频组网时，其每一瞬时的工作频率也都呈现出极强的随机性，因此，这些导致通信系统的电磁兼容问题呈现出更大的不确定性，如何去要求、分析、评价系统在应用阶段所表现的电磁兼容性，是通信系统级电磁兼容研究的重要内容之一。1.1.2通信系统电磁兼容的研究内容美国等西方发达国家自上个世纪八十年代以来，在综合电子信息系统（C4ISR）、

4、全球信息栅格（GIG）等以通信系统为核心枢纽的大系统建设中，对系统级电磁兼容性研究给予了高度重视，形成了完整的仿真、设计、生产、标准规范及验证测试的理论与工程体系[4,5]。其研究工作主要体现在以下几个方面：（1）电磁兼容指标的体系化研究国外建立了自顶向下的系统电磁兼容设计及控制技术体系，具备较为完备的系统电磁兼容指标体系，确定了相应的指标分解方法，拥有设备/分系统/系统的电磁兼容标准体系[6-9]。（2）电磁兼容仿真设计的定量化研究针对有限载体平台上无线设备的干扰，早在八十年代，美军就已采用了基于矩量

5、法（MOM）的NEC电磁仿真软件，形成了SEMCAP、IEMCAP等系统电磁耦合分析软件；目前较为流行的一些商用电磁数值分析软件（如FEKO、Ansoft-HFSS、CST等）可实现印制板级、电缆线束级、设备级以及系统级电磁仿真计算，其特点是适用面广，多以电磁数值计算为核心，但对国内用户数据开放性不足，而软件自身又缺乏工程数据库的支持，尚无法满足系统全面的电磁兼容分析要求，尤其是无法结合应用性能对系统级电磁兼容进行综合分析。（3）测试技术的规范化研究美国军方制定了战场电磁兼容环境效应标准MIL-STD-

6、464[9]，但由于MIL-STD-464是一个广义笼统地标准，并未有具体指标与实施方法。在测试中，普遍采用了Agilent公司开发的军用级84115EM测试系统，并对所研制装备的综合电子信息系统进行了符合系统装备及应用特点的电磁兼容性能测试，但由于系统测试与系统性能关系极为密切，因而我们无法了解其具体情况。（4）系统评估技术实用化研究美军在系统效能评估方面也取得了重要的进展，以MIL-STD-464为基础，并结合军队各军兵种的特点制定了相应的系统评估规范，对研制的系统均进行详细的系统评估，为通信网系的

7、频谱管理及组织运用提供基础数据。因此，针对系统级的电磁兼容研究，包括了指标体系的构建技术、仿真设计技术、系统测试技术、综合评估技术等方面的研究内容。其中，指标体系构建的是否合理，将直接影响系统电磁兼容的控制水平，同时最终影响通信系统的综合性能。如何在指标构建中兼顾指标的通用性与实用性、先进性与可行性，成为工程中亟待解决的关键技术之一。显然，研究指标体系的构建，不仅仅是建立体系并分解指标，还必须结合指标参数评估、系统性能校验等关键步骤的实施，从而保证所构建指标的合理性。第二章通信系统电磁兼容指标构建与综合

8、评估总体研究2.1通信系统电磁兼容指标分层构建的必要性现有通信系统的研制在电磁兼容方面的要求主要是依据标准中规定的项目而进行控制，其着眼点是在于硬件本身性能的要求。设定有一个达到一定电磁兼容要求的通信装备，众所周知的，当该装备应用于不同的通信系统中时，其表现出的电磁兼容方面的综合性能可能会由于系统的组成规模、电磁环境、任务要求等的不同而呈现不同的性能，甚至会有这样的感觉：怎么这套装备在上次任务中用的好好的，这次用的时候干扰得这么厉害？人们在