導彈電磁環境干擾分析方法探討＊

張 銳

（91550部隊91分隊 大連 116021）

1 引言

現代戰爭中，導彈面臨的電磁環境越來越復雜。來自于武器系統內部、作戰雙方的各種復雜的電磁波都將通過與導彈的耦合對系統內敏感設備或元器件產生影響，甚至燒毀元器件，使導彈喪失作戰能力［1］。因此，導彈電磁環境的兼容性問題越來越受到軍方和研制單位的重視。

GJB1389A－2005《系統電磁兼容性要求》中規定系統應與外部電磁環境兼容，以使系統的工作性能滿足要求。電磁環境與導彈的耦合有三種方式：電磁環境與導彈天線耦合、與外部敷設電纜耦合以及與彈體的耦合［2］。本文對各種電磁環境耦合干擾進行分析，并將分析所得干擾電平與導彈的相應敏感度進行比較，給出導彈與電磁環境是否兼容的判定方法，最后針對分析結果評估電磁環境對導彈的干擾程度。

2 電磁環境干擾分析

2.1 電磁環境與接收天線的耦合干擾

電磁環境與導彈的接收天線耦合，在接收機輸入端產生干擾信號，將可能會堵塞接收通道，形成虛假信號，甚至燒毀接收機［3］。

2.1.1 接收機端口耦合功率計算

進行耦合功率計算前，需要獲取以下參數：

1）電磁環境條件：包括構成電磁環境的輻射電場強度、頻率、極化、重復頻率、調制方式等［4］。

2）接收天線增益。

3）接收機的敏感度和接收器件的損傷閾值等。

電磁環境與導彈的天線耦合在接收機端口產生的干擾可按下式計算：

式中：P耦合（f）為干擾功率，W；E（f）為輻射電場強度，V／m；G為接收天線增益；Zw為波阻抗Ω；λ為頻率f的波長，m。

2.1.2 電磁環境與天線的耦合對導彈的干擾判定

若利用式（1）計算所得的耦合功率與接收機敏感度P敏感度（f）的關系滿足P耦合（f）＞P敏感度（f），則判定電磁環境可能對該導彈產生干擾。

下面針對電磁環境頻率處于接收機工作頻帶內和工作頻帶外兩種情況，進一步分析如下：

1）電磁環境頻率在接收機工作頻帶內

若電磁環境在接收機工作頻帶內的干擾功率大于接收機靈敏度，并且電磁環境的信號重復頻率和調制方式與接收機工作信號相近，那么電磁環境將影響接收機的正常工作［5］。

由于電磁環境對接收機的干擾作用取決于電磁環境的頻率、強度、重復頻率、調制方式等，干擾機理極其復雜，定性分析與實際結果可能相差甚遠。因此建議在具備試驗條件時，利用電磁兼容性試驗進一步驗證電磁環境對接收機的干擾作用。

分析加試驗驗證的方法，能夠準確的判別電磁環境對接收機的干擾程度和干擾途徑，并能為導彈的電磁環境防護設計提供準確依據。

2）電磁環境頻率在接收機工作頻帶外

若電磁環境的耦合功率干擾大于接收器件損傷閾值，則判定可能會對接收機產生干擾或器件損傷。

由于已知的接收機的帶外敏感度是借用其它同類型接收機的經驗值，器件損傷閾值是參照器件手冊的額定值，在分析中可能不盡準確，因此建議通過試驗驗證的方法獲得該系統接收機敏感度的實測值［6］。

依據分析結果，可以對接收機采取適當的濾波、限幅等設計措施，設計改進的量值即為耦合干擾功率與接收機敏感度的差值。

2.2 電磁環境與導彈外部敷設電纜的耦合分析

導彈外部敷設電纜一般安裝在金屬編織套或電纜整流罩內，以減少外部強電磁環境對電纜的影響，但透射電場仍然會與電纜芯線耦合形成干擾，傳導到導彈內部［7］。導彈可能將干擾信號誤認為控制信號，從而做出錯誤動作和發出錯誤指令。

進行耦合電壓計算前，需要獲取以下參數：

1）電磁環境條件：包括構成電磁環境的輻射電場強度、頻率、極化、重復頻率、調制方式等。

2）外部敷設的電纜長度、間距。

3）金屬編織套或電纜整流罩的屏蔽效能。

4）外部電纜及導彈的敏感度。

5）電纜線上信號參數：信號的頻率、電平、信號形式等。

2.2.1 透射電場強度計算

電磁環境透過金屬編織套或整流罩照射到電纜芯線上的輻射電場強度為

式中：E1為透射電場強度，V／m；E。為輻射電磁強度，V／m；SE為金屬編織套和整流罩的總體屏蔽效能，dB。

其中，電纜金屬編織套的屏蔽效能目前尚無精確計算公式，只能參考生產廠家提供的數據，或用實驗的方法確定，工程計算中認為，雙絞屏蔽、單線屏蔽并整束屏蔽的電纜屏蔽效能一般不低于40dB，另一方面，電纜整流罩的屏蔽效能，不僅取決于整流罩的材料，也取決于整流罩的安裝。總的來說，電纜整流罩和屏蔽套的總體屏蔽效能一般可以達到80dB［8］。

2.2.2 透射電場在電纜芯線上產生的耦合電壓的計算

透射電場在芯線上耦合電壓為

式中：V耦合為透射電場E1在電纜芯線上產生的耦合電壓，V；E1為電場強度，V／m；β為相位常數，β＝2π／λ，m－1。

2.2.3 電磁環境與外部電纜的耦舍干擾對導彈的干擾判定

若式（3）計算所得的耦合干擾電平高于導彈的敏感度，即V耦合＞V敏感度，則判定可能產生電磁干擾。

但是，考慮到電磁環境干擾一般為高頻干擾，如果電纜相關設備的工作頻率為低頻，那么導彈受到干擾的可能性會大大降低，這也與設備的濾波特性相關［9］。

2.3 電磁環境與導彈殼體的耦合干擾分析

在導彈的研制階段，針對彈體的屏蔽效能會開展一系列設計和試驗，殼體屏蔽效能優劣直接影響到系統內設備的正常工作。電磁環境與殼體耦合，其輻射電場將通過殼體接縫和開孔進入系統內部，會對殼體內設備形成輻射電場干擾［10］。

進行屏蔽效能計算前，需要獲取以下參數：

1）電磁環境條件：包括構成電磁環境的輻射電場強度、頻率、極化、重復頻率、調制方式等。

2）導彈各個關鍵部位的結構和屏蔽效能。

3）系統內設備的輻射電場敏感度。

2.3.1 殼體關鍵部位屏蔽效能計算方法

關鍵部位是指影響殼體屏蔽效能的開孔、開縫等結合處。

縫隙對入射電磁場的屏蔽作用表現為傳輸損耗和反射損耗，理論計算公式為

式中：t為縫隙的深度；g為縫隙的長度；K為縫隙開口處波阻抗與空間入射波的波阻抗之比值。

2.3.2 電磁環境透射殼體對導彈的干擾評定

根據式（2），將導彈殼體上關鍵部位的電磁環境條件E0扣去殼體屏蔽效能SE，即可得到電磁環境透射入彈內該處的電場輻射強度E1［12］。

將透射電場強度E1與導彈內設備的電場輻射敏感度E敏感度（f）進行比較，如果滿足E1（f）＞E敏感度（f），則判定電磁環境的透射可能影響導彈的正常。這種情況下，對殼體應采取進一步屏蔽或提高系統內設備的敏感度，設計改進的量值即為透射電場強度與設備敏感度的差值。

3 結語

本文提出了導彈的強電磁環境干擾分析方法，全面地分析了電磁環境對導彈產生干擾的三種途徑，為強電磁干擾環境下作戰的導彈的電磁環境防護和系統設計改進提供了理論依據和量化的改進指標。該方法在工程中具有較好的可操作性及可行性。

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［2］GJB1389A－2005.系統電磁兼容性要求［S］.

［3］楊克俊.電磁兼容原理與設計技術［M］.北京：人民郵電出版社，2004.

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［7］陳淑鳳.電磁兼容試驗技術［M］.北京：郵電大學出版社，2001.

［8］顧海洲，馬雙武.PCB電磁兼容技術設計實踐［M］.北京：清華大學出版社，2004.

［9］GJB151A－1997.軍用設備和分系統電磁發射和敏感度要求［S］.

［10］白同云，趙姚同.電磁干擾與兼容［M］.北京：國防科技大學出版社，1991.

［11］童斌，雷義偉.電磁環境感知與可視化仿真系統的設計與研究［J］.計算機與數字工程，2012（5）.

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