固定臺(tái)站對(duì)移動(dòng)臺(tái)站短波通信的電磁防護(hù)技術(shù)探究

郭蓓蓓,程彥杰,毋曉鶴

（中國洛陽電子裝備試驗(yàn)中心,河南洛陽,471003）

固定臺(tái)站對(duì)移動(dòng)臺(tái)站短波通信的電磁防護(hù)技術(shù)探究

郭蓓蓓,程彥杰,毋曉鶴

（中國洛陽電子裝備試驗(yàn)中心,河南洛陽,471003）

固定臺(tái)站對(duì)移動(dòng)臺(tái)站的短波通信技術(shù)主要應(yīng)用于各軍事領(lǐng)域。軍用通信設(shè)備在現(xiàn)代化戰(zhàn)爭(zhēng)中起著舉足輕重的地位，通信設(shè)備的好壞將直接影響軍事指揮系統(tǒng)癱瘓與否。本文主要從短波通信的定義、組成以及短波通信系統(tǒng)的電磁防護(hù)等幾個(gè)方面進(jìn)行分析和研究。

短波通信；軍事領(lǐng)域；現(xiàn)代化戰(zhàn)爭(zhēng)；電磁防護(hù)

0 引言

固定臺(tái)站對(duì)移動(dòng)臺(tái)站的短波通信技術(shù)在軍事領(lǐng)域中有著極其重要的作用。在現(xiàn)代的戰(zhàn)爭(zhēng)中，通過信息作戰(zhàn)對(duì)敵方作戰(zhàn)體系進(jìn)行綜合打擊，使其指揮系統(tǒng)癱瘓是最新的作戰(zhàn)手段。因而，我們需要不斷改進(jìn)短波通信系統(tǒng)，充分發(fā)揮其潛能，適應(yīng)現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的需要。

1 固定臺(tái)站對(duì)移動(dòng)臺(tái)站短波通信概述

1.1 短波通信的定義

短波通信是指利用頻率在3MHZ-30MHZ，波長(zhǎng)在100m-10m間的電磁波進(jìn)行的無線電通信方式，通常又稱為高頻無線電通信（HF）。在實(shí)際的使用過程中，會(huì)將中波高頻段1.5MHZ-3MHZ歸到短波波段中。

1.2 短波通信的主要方式

固定臺(tái)站對(duì)移動(dòng)臺(tái)站短波通信的主要方式是天波傳播或地波傳播。天波傳播主要利用的是電離層的反射，天線向高空中發(fā)射出電波，通過大氣層中電離層的反射后被接收點(diǎn)接收。天波傳播適合于短波的遠(yuǎn)距離通信。地波傳播途徑主要取決于地面的電特性。由于地波傳播的衰耗會(huì)因工作頻率的增加而增加，因而適用于近距離通信，如軍用短波和超短波的小型電臺(tái)近距離通信。

1.3 短波通信系統(tǒng)的組成

在大型的短波通信固定臺(tái)站中，由于發(fā)信機(jī)功率較大，避免固定臺(tái)站收發(fā)系統(tǒng)間的相互干擾，通常情況采用收發(fā)分離設(shè)備，通信系統(tǒng)主要由收信天線場(chǎng)、發(fā)信天線場(chǎng)、集中收信臺(tái)、集中發(fā)信臺(tái)以及遙控線路組成，如圖1所示。

1.4 固定臺(tái)站對(duì)移動(dòng)臺(tái)站通信

固定臺(tái)站通信網(wǎng)絡(luò)是我國軍事通信網(wǎng)的重要組成部分。由于短波通信具有安全性高、覆蓋面廣以及經(jīng)濟(jì)型強(qiáng)的特點(diǎn)，即可用于固定臺(tái)站，又可用于車載、機(jī)載、背負(fù)等移動(dòng)臺(tái)站間的通信 。

固定臺(tái)站對(duì)移動(dòng)臺(tái)站的通信效能主要表現(xiàn)為：

（1）采用固定臺(tái)站對(duì)移動(dòng)臺(tái)站通信的方式為部隊(duì)提供通信保障。進(jìn)些年，國外的幾場(chǎng)戰(zhàn)爭(zhēng)給我們提供的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)就是：戰(zhàn)時(shí)，無線電通信網(wǎng)絡(luò)極易受到影響和破壞，單純依靠無線電通信方式是不合理的，因而，需要多種手段并用，建立一個(gè)高效能的通信網(wǎng)絡(luò)。戰(zhàn)爭(zhēng)爆發(fā)時(shí)，通過地下固定臺(tái)站和地面移動(dòng)臺(tái)站短波通信相結(jié)合的方式，以地下固定臺(tái)站為依托、有線無線相合的方式，保障指揮通信系統(tǒng)的可靠和穩(wěn)定。

（2）采用固定臺(tái)站對(duì)移動(dòng)臺(tái)站通信的方式可為部隊(duì)提供多種

服務(wù)和保障。伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)，美軍通過電磁技術(shù)對(duì)其通信系統(tǒng)造成干擾，使得指揮系統(tǒng)癱瘓，造成的損失慘重，這使我們意識(shí)到要想在未來的戰(zhàn)爭(zhēng)中取得勝利，首先要研究電磁防護(hù)技術(shù)，防止電磁干擾；其次，由于固定臺(tái)站建設(shè)較隱蔽，可在此處存放戰(zhàn)時(shí)通信設(shè)備以及消耗器材等；最后，在距離較遠(yuǎn)、通信質(zhì)量不好的地區(qū)，可通過移動(dòng)臺(tái)站為其提供轉(zhuǎn)信服務(wù)，從而保證固定臺(tái)站和移動(dòng)臺(tái)站的供應(yīng)服務(wù)和轉(zhuǎn)信服務(wù)，增加戰(zhàn)時(shí)通信能力。

2 短波通信系統(tǒng)的電磁防護(hù)

2.1 電磁防護(hù)的定義

電磁防護(hù)是為了抵御敵方對(duì)我方所實(shí)施的電磁攻擊，保證我方電子設(shè)備效能完整所采取的措施和行動(dòng)。實(shí)施電磁防護(hù)的主要做法：一是，反電子偵查。防止我方信息系統(tǒng)的電磁信號(hào)被敵方獲取，或使敵方無法從我方獲得有用信息。二是，抗電磁干擾。采取各種技術(shù)手段，最大限度的削弱、消除敵方對(duì)我方的電磁攻擊，保證我方通信設(shè)備運(yùn)行暢通。三是防病毒污染。防止計(jì)算機(jī)病毒導(dǎo)致的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)癱瘓。本文主要研究的是抗電磁干擾技術(shù)。

2.2 電磁防護(hù)的新方法

電磁脈沖武器攻擊成功的關(guān)鍵是“耦合”。電磁脈沖武器通過將電磁脈沖耦合到攻擊目標(biāo)，才可對(duì)其進(jìn)行有效破壞。通常情況下，最基本也是最重要的防電磁干擾手段是接地，通過接地的方式將電子設(shè)備與大地相連，從而建立起一條低阻抗的路徑，進(jìn)而可有效避免外界電磁場(chǎng)影響。除此之外，還有以下幾種電磁防護(hù)方法：

（1）合理配置線路、設(shè)立屏蔽。合理配置線路是實(shí)施電磁防護(hù)的重要手段。在建設(shè)固定臺(tái)站時(shí)，不同電平的線路分開敷設(shè)、元器件和電路間連線簡(jiǎn)短、關(guān)鍵元件電路加屏蔽等措施。

（2）合理設(shè)計(jì)電纜。首先需要注意固定臺(tái)站的電纜終端電路設(shè)計(jì)的合理性，同時(shí)還要考慮到抗電磁脈沖武器的攻擊能力。通常情況下，采用雙層屏蔽電纜，而且注意電纜入口處的屏蔽和隔離。

（3）合理設(shè)置電路。在無法屏蔽電磁脈沖時(shí)，可通過阻止電磁脈沖的感應(yīng)電流、感應(yīng)電壓傳輸?shù)姆绞健Ｍ瑫r(shí)還應(yīng)根據(jù)屏蔽腔內(nèi)的響應(yīng)頻率設(shè)計(jì)合適的電路響應(yīng)頻率。

（4）合理選用元器件。一般情況下，電子元器件的集成度越高，其被電磁脈沖武器毀壞的幾率就越大。因而我們需要從軟硬件方面提升電子裝備的抗干擾能力。從硬件角度，對(duì)元器件進(jìn)行電磁加固；從軟件角度，可通過糾錯(cuò)技術(shù)、冗余技術(shù)、容錯(cuò)技術(shù)以及數(shù)字濾波等方式，提高其防護(hù)性能。

（5）通過新技術(shù)、新材料的非金屬的接入，對(duì)于增強(qiáng)抗電磁干擾有著重大作用。比如，在信息傳輸方面，用光纖替代傳統(tǒng)銅纜的方式，可避免核電磁脈沖沖擊引發(fā)的擊穿現(xiàn)象，保證正常工作。

（6）通過靈敏器件，在保護(hù)目標(biāo)周圍建立電磁能量吸收裝置的方式，提前將電磁脈沖吸收并接地，從而避免攻擊。

3 電磁防護(hù)措施實(shí)施

電磁防護(hù)措施的實(shí)施如下所示：

（1）電磁脈沖防護(hù)電路設(shè)計(jì)。如對(duì)固定臺(tái)站的通信設(shè)備通過抑制器、電涌放電器等將過壓過流控制在允許的范圍內(nèi)，或者對(duì)于雷電、靜電、低頻段的防護(hù)多數(shù)采用單獨(dú)的防護(hù)器或者防護(hù)器和簡(jiǎn)單濾波器的組合等形式，防護(hù)器件通過并聯(lián)形式接在地和線路兩端。短波通信設(shè)備中射頻前端的電磁防護(hù)電路通常采用濾波電路同防護(hù)器件組成的多級(jí)防護(hù)方式，防護(hù)方式如圖2所示。

如圖2 射頻前端電磁防護(hù)電路

正常情況下，125W的短波通信設(shè)備的射頻前端電壓峰值為110V，分析可知，射頻前端的脈沖峰值不能大于180V。濾波器的作用是在保證短波通信設(shè)備正常工作的情況下，將高頻分量濾除，從而維護(hù)短波通信系統(tǒng)的穩(wěn)定。一級(jí)防護(hù)主要是起限流和限壓的作用，實(shí)驗(yàn)所選的一級(jí)防護(hù)為陶瓷氣體放電管同壓敏電阻串聯(lián)、同玻璃氣體放電管并聯(lián)；二/三級(jí)防護(hù)主要是由承受功率小、反應(yīng)速度快的防護(hù)器件組成，從而起到精確防護(hù)的作用。二級(jí)防護(hù)為半導(dǎo)體放電管，三級(jí)防護(hù)為低電容TVS管。在通信設(shè)備正常工作的情況下，防護(hù)器件并未導(dǎo)通，當(dāng)強(qiáng)脈沖來臨時(shí)，防護(hù)器件迅速導(dǎo)通，從而將強(qiáng)脈沖控制在允許范圍內(nèi)。

由于所選元器件參數(shù)、實(shí)際值以及仿真值間的差異，會(huì)導(dǎo)致仿真結(jié)果同實(shí)際測(cè)量值有一定的差異，但完全滿足防護(hù)模塊的指標(biāo)。

（2）電磁防護(hù)型電源濾波器的設(shè)計(jì)。由電源EMI濾波器、瞬態(tài)電壓抑制器以及壓敏電阻組成的復(fù)合型電磁防護(hù)濾波器，不但提高了傳導(dǎo)敏感度的門限、降低了電纜傳導(dǎo)發(fā)射量，而且在滿足濾波器的指標(biāo)時(shí)，還可達(dá)到抗擊雷電、電磁脈沖的目的。圖3所示為電磁防護(hù)型電源濾波器的原理圖。

（3）短波通信設(shè)備的箱體防護(hù)設(shè)計(jì)。通過研究發(fā)現(xiàn)，電磁耦合作用會(huì)在孔縫處增強(qiáng)，因而可在其內(nèi)導(dǎo)體涂上吸波材料。在箱體的屏蔽防護(hù)設(shè)計(jì)上，首先要依據(jù)電磁波的不同選擇合適的材料；其次，屏蔽體應(yīng)為封閉式，倘若必須開通風(fēng)口，則需根據(jù)電磁波的特性，設(shè)計(jì)合理的孔縫尺寸；再次，對(duì)于箱體上的顯示屏、指示燈，應(yīng)采用多層級(jí)聯(lián)的金屬結(jié)構(gòu)，如濾波器加隔離艙、玻璃間加金屬絲網(wǎng)以及金屬絲網(wǎng)通電磁密封墊等多層防護(hù)結(jié)構(gòu)。

（4）固定臺(tái)站對(duì)移動(dòng)臺(tái)站短波通信設(shè)備中的“后門”耦合進(jìn)行加固處理。通過透光效果良好的金屬屏蔽絲網(wǎng)對(duì)前面板顯示屏加

固，通過在鍵盤顯示單元和主控單元間加入導(dǎo)電性能好的銅質(zhì)金屬加固主控單元等方式，使得加固后的通信設(shè)備在抵抗超寬譜電磁脈沖能力大大提高。

雖然固定臺(tái)站對(duì)移動(dòng)臺(tái)站短波通信的電磁防護(hù)工程在理論上簡(jiǎn)單，但是實(shí)際操作起來還有一定的難度。同時(shí)，由于各種防護(hù)裝置價(jià)錢昂貴，對(duì)于防護(hù)裝置的維護(hù)和保養(yǎng)也極其重要，倘若日常情況下其得不到很好的維護(hù)，防護(hù)裝置的性能會(huì)受很大影響，導(dǎo)致在戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)防護(hù)效果會(huì)有所減弱，因而，我們要根據(jù)實(shí)際的作戰(zhàn)需要，選擇合適的電磁脈沖防護(hù)裝備，規(guī)劃處合理有效的防護(hù)方案，并對(duì)建設(shè)完成后的防護(hù)工程進(jìn)行測(cè)試和日常維護(hù)，從而確保其電磁防護(hù)效能的最大化。

4 總結(jié)

固定臺(tái)站對(duì)移動(dòng)臺(tái)站的短波通信技術(shù)在軍事領(lǐng)域中有著極其重要的作用。由于短波通信具有安全性高、覆蓋面積廣以及經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，使得在移動(dòng)通信、衛(wèi)星通信如此發(fā)達(dá)的今天，世界各國的軍事領(lǐng)域、航海、航空等領(lǐng)域仍舊未放棄對(duì)短波通信技術(shù)的研究，從而不斷推動(dòng)著短波通信技術(shù)的快速發(fā)展。現(xiàn)代的戰(zhàn)爭(zhēng)，其實(shí)就是爭(zhēng)奪信息權(quán)的戰(zhàn)爭(zhēng)，只有不斷提高短波通信的傳輸質(zhì)量和速度、提升其電磁防護(hù)能力，才可在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中立于不敗之地。

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郭蓓蓓，1987—，女，河南人，本科學(xué)歷，研究方向：短波通信。

The Research on Shortwave Communication Electromagnetic Protection Technology of Fixed station for Mobile Stations

Guo Beibei,Cheng Yanjie,Wu Xiaohe
(Chinese Luoyang electronic equipment testing center of,HenanLuoyang,471003)

The shortwave communication technology of fixed station for mobile stations is mainly used in military fields.Military communication equipment plays an important role in the modern warfare,the integrity of the communication equipment will directly affect the military command system paralysis or not.This paper mainly introduces the definition and composition of shortwave communications,analysis and research the electromagnetic protection of shortwave communication system.

Shortwave Communication;Military Fields;Modem Warfare;Electromagnetic Protection

圖1 短波通信系統(tǒng)組成示意圖

圖3 電磁防護(hù)型電源濾波器的原理圖。