淺談機動指揮通信車電磁兼容設計

王芳

【摘要】 電磁兼容是指設備或系統在其電磁環境中能正常工作且不對該環境中任何事物構成不能承受的電磁騷擾的能力。機動指揮通信車內部電子設備高度密集化，大量的設備共同工作在同一電磁環境中，其電磁干擾的問題尤為突出，因此在機動指揮通信車設計中電磁兼容設計尤為重要。

【關鍵詞】 機動指揮通信車 電磁兼容 傳導干擾 輻射干擾

一、概述

機動指揮通信車是一個快速反應的通信系統與信息系統有機集成的平臺，其以載車平臺作為基礎，集成計算機網絡、音視頻、通信、供配電等多種電子設備，充分利用網絡技術、通信技術、計算機技術和多媒體技術等，實現對突發事件數據的收集、分析、處理、傳輸，對應急指揮的輔助決策，對應急資源的組織、協調和管理控制等功能。機動指揮通信車設備種類繁多，且車內空間狹小，設備布局緊密；各種電源設備、無線設備、網絡通信設備和音視頻設備集成在狹小的空間內，系統間的電磁干擾和兼容問題就變得尖銳復雜，因此電磁兼容設計是系統設計中的重點和難點，關系到系統運行的正常性和穩定性。

二、電磁兼容概念

電磁兼容一般指電氣及電子設備在共同的電磁環境中能執行各自功能的共存狀態，即要求在同一電磁環境中的上述各種設備都能正常工作又不互相干擾，達到“兼容”狀態。可見電磁兼容的概念包括兩個部分，一是設備能夠抵抗所接受到的干擾而正常工作；另一個是設備所發射的電磁干擾不能影響其它設備的正常工作。

所有的電磁干擾都是由電磁干擾源、對該干擾敏感的設備、將電磁干擾源傳輸到敏感設備的媒介（傳輸通道或偶合途徑）三個基本要素組合產生的，因此電磁兼容設計也要由這三個要素著手解決電磁干擾。

機動指揮通信車電磁兼容設計任務是確保人員的使用安全及系統內部各設備在該電磁環境下完成對其規定的功能，不因環境的電磁干擾而失效或性能嚴重惡化；同時，各電子設備在正常工作時，對所處的環境發射的電磁干擾能量不超過規定值，使不希望存在的影響降低到可允許的程度，達到使系統內部各電子設備都能正常、穩定、可靠工作目的。

三、電磁兼容設計

抑制電磁干擾、確保系統電磁兼容性要從電磁干擾源、敏感設備及傳輸通道或偶合途徑三個產生電磁干擾的基本要素著手，即抑制干擾源；消除或減弱干擾耦合；增加敏感設備的抗干擾能力。

機動指揮通信車應選用電磁兼容滿足相關標準的設備。但是，由于系統使用環境的特殊性，運行和安裝環境較為苛刻，部分產品為非標產品，其電磁兼容性難以滿足相關標準，在設計時針對這類產品進行重點考慮，對設備布局、設備屏蔽、接地、熱傳導、傳導干擾和輻射干擾都根據具體設備詳細分析，制定相關應對措施，使其對整系統的電磁兼容性影響最小。

鑒于應急機動指揮系統的集成特點和使用特殊性，考慮人員的安全及系統的穩定性，應主要從電磁輻射安全、傳導干擾、輻射干擾和設備散熱等方面進行電磁兼容綜合設計。

3.1人員安全設計

機動指揮通信車集成了多種無線通信設備，無線電磁輻射安全就成為電磁兼容設計的重點。當無線設備天線安裝位置不恰當時，電磁輻射泄露和輻射傳導至車內經車體耦合或反射可能形成對人體產生潛在危害風險局部高輻射熱點。根據電氣與電子工程師學會/國際電磁兼容安全委員會標準IEEE C95.1-2005和我國國標電磁輻射防護規定GB8702-2014所制定的射頻對人體照射安全規則，利用人體等效組織模型對機動指揮通信車的電磁輻射進行全面設計，對天線的安裝位置、設備布局和人員位置做出優化，確保使用人員處于輻射安全水平內。

3.2抗傳導干擾設計

按照干擾的傳播路徑可以分為傳導干擾和輻射干擾兩類。所謂傳導干擾就是通過導電介質將一個電網絡上的信號耦合到另一個電網絡，傳導耦合的途徑通常包括電源線、信號線、互連線、接地導體等。

傳導干擾為車內電子設備的主要干擾源，其主要來源為開關電源和設備內部的時鐘電路，影響車載音視頻、網絡等設備的時鐘參考電路。通過通信線纜的選型、隔離、屏蔽、濾波和接地等各項措施防止射頻能量沿電源線傳播，干擾車內電子設備。

具體設計中控制電纜選用屏蔽電纜、模擬信號的傳輸線使用雙屏蔽雙絞線、不同模擬信號線獨立布線，有各自的屏蔽層、低壓數字信號選用雙屏蔽雙絞線等；針對設備可能存在的干擾源，依據其頻率特點以及可能被干擾的敏感設備特點，有針對性地選用電源濾波器件或信號線濾波器件，保證設備內部產生的噪聲不向外泄漏，同時防止外部電子設備的交流線路產生的噪聲進入設備，從而打到消除或減弱電磁干擾的目的。

3.3抗輻射干擾設計

所謂輻射干擾是指通過空間輻射傳播到敏感設備的干擾。輻射耦合的途徑主要包括天線耦合、導線感應耦合和高頻信號感應耦合。

機動指揮通信車集成的無線通信設備在向空間輻射有用頻率信號的同時也對空間內設備形成干擾。輻射干擾輕則會造成系統性能嚴重下降，重則能致使設備無效。在應急使用中，同頻干擾、鄰頻干擾等存在時，被干擾設備系統性能會嚴重惡化，致使不能通信或通信效果不佳，這類造成系統性能失效的無線輻射干擾容易被發現，并及時處理；而雜散干擾或阻塞干擾雖然會使系統的接受噪聲升高，引起通信性能或覆蓋距離會大大縮小，但設備仍能勉強使用，這類造成系統性能惡化干擾的很難被準確發現。

同頻干擾是指無用信號的載頻與有用信號的載頻相同，并對接收同頻有用信號的接收機造成干擾。鄰頻干擾即是指相鄰或相近的頻道的信號之間的相互干擾，對這類干擾，網絡規劃是最為有效的改善方法，在進行機動指揮通信車的設備選型及定制時，兼顧功能的同時要對無線頻率規劃和功率選擇上嚴格把關。

雜散干擾是指一個系統的發射頻段外的雜散發射落入另一個系統接收頻段內造成的干擾，這類干擾影響設備接受靈敏度；

阻塞干擾是強干擾信號與有用信號同時進入接收機，強干擾信號使得接收機鏈路的非線性器件飽和，產生非線性失真；

這類引起系統或設備性能惡化的干擾改善方法是根據各個無線設備的輻射性能和耦合路徑進行詳細分析和計算。根據分析及計算結果在設計上對天線選擇、天線布局和射頻系統布線、濾波等進行綜合考慮，使系統滿足電磁兼容性要求。必要時改善雜散干擾可以在干擾系統上安裝雜散抑制濾波器來實現，而改善阻塞干擾可以通過在接受系統安裝阻塞抑制濾波器來實現。

3.4散熱設計

大部分集成電路的電磁濾波器件在一定溫度下都會降低效用或失效，從而造成電磁兼容問題，嚴重的會造成通信鏈路中斷。由于機動指揮通信車內設備數量多、安裝空間有限這一特殊性，其散熱設計也是整個設計中的難點和重點，因此需要依據集成電路中的電磁濾波器件的溫度特性及設備的散熱特性等，合理安排設備布局以利于設備散熱。如可以設計在機柜內形成自然風道進行散熱降溫，必要時也可針對特有設備專門設計降溫措施，確保集成電路工作在合理的環境溫度中，避免因溫度問題引起濾波器功能下降，從而引發的電磁干擾現象出現。

四、結論

機動指揮通信車作為應急機動指揮通信中心，在處理突發事件、事故應急救援等方面具有舉足輕重的作用，系統的故障可能會延誤信息的搜集、處理及傳送，從而失去應急防范、搶險救援的最佳時機，給人民群眾生命財產安全造成重大損失。

因此必須確保其系統在工作中的正常性和穩定性。機動指揮通車的建設必須嚴格遵守相關電磁兼容標準進行電磁兼容設計，確保系統內的電磁干擾程度降低至可接受范圍，滿足電磁兼容性要求，確保整個系統運行的可靠性和穩定性。

參 考 文 獻

[1]楊克俊.電磁兼容原理與設計技術.北京：人民郵電出版社 ，2004.8

[2] Tim Williams 著，李迪等譯.電磁兼容設計與測試（第四版）.北京.電子工業出版社2008.3