短波通信設備電磁防護技術的研究

封彬

【摘要】在電磁環境日益惡化及電磁防護技術日益受到重視的今天，智能電磁防護材料的研究已受到各國的高度重視。主要對具有自適應、自修復功能的智能電磁防護材料和生物仿生電磁防護技術的國內外研究情況進行了分析，并對未來的技術發展趨勢進行了展望。

【關鍵詞】電磁防護；智能材料；生物仿生；自適應

引言

智能電磁防護的實現途徑目前主要有兩種，一種是通過研究具有自適應自修復功能的電磁防護材料，即以智能電磁防護材料為基礎對設備與人員實施電磁防護；另一種是通過系統自身硬件結構的優化和自組織，提高對外部惡劣電磁環境的適應性，即基于仿生機制和模型的全新防護技術。

1.智能電磁防護材料的研究進展

智能電磁防護材料是新近發展起來的一類新型電磁防護材料，是一種具有感知功能、信息處理功能、自我指令并對信號作出最佳響應功能的材料系統或結構。智能材料的問世，標志并宣告了第五代新材料的誕生。在電磁環境日益惡化及電磁防護技術日益受到重視的今天，智能電磁防護材料的研究已受到各國的高度重視。

目前，這種新興的智能材料和結構已在軍事和航天領域得到了越來越廣泛的應用。同時，這種根據環境變化調節自身結構和性能，并對環境作出最佳響應的概念，也為電磁防護材料和結構的設計，提供了一個嶄新的思路，使智能電磁防護的實現成為可能。

2.短波通信系統的電磁防護

2.1 電磁防護的定義

電磁防護是為了抵御敵方對我方所實施的電磁攻擊，保證我方電子設備效能完整所采取的措施和行動。實施電磁防護的主要做法：一是，反電子偵查。防比我方信息系統的電磁信號被敵方獲取，或使敵方無法從我方獲得有用信息。二是，抗電磁干擾。采取各種技術手段，最大限度的削弱、消除敵方對我方的電磁攻擊，保證我方通信設備運行暢通。三是防病毒污染。防比計算機病毒導致的計算機系統癱瘓。本文主要研究的是抗電磁干擾技術。

2.2 電磁防護的新方法

電磁脈沖武器攻擊成功的關鍵是“禍合”。電磁脈沖武器通過將電磁脈沖禍合到攻擊目標，才可對其進行有效破壞。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備與大地相連，從而建立起一條低阻抗的路徑，進而可有效避免外界電磁場影響。除此之外，還有以下幾種電磁防護方法：

（1）合理配置線路、設立屏蔽。合理配置線路是實施電磁防護的重要手段。在建設固定臺站時，不同電平的線路分開敷設、元器件和電路問連線簡短、關鍵元件電路加屏蔽等措施。

（2）合理設計電纜。首先需要注意固定臺站的電纜終端電路設計的合理性，同時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）合理設置電路。在無法屏蔽電磁脈沖時，可通過阻比電磁脈沖的感應電流、感應電壓傳輸的方式。同時還應根據屏蔽腔內的響應頻率設計合適的電路響應頻率。

（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，對元器件進行電磁加固；從軟件角度，可通過糾錯技術、冗余技術、容錯技術以及數字濾波等方式，提高其防護性能。

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

（6）通過靈敏器件，在保護目標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.防護技術

強電磁防護技術由電磁兼容手段發展而來，傳統的防護方法已日趨成熟，主要有屏蔽、限幅、接地及濾波等，下面介紹強電磁防護技術研究的發展前沿與研究熱點。

（1）電磁自適應防護技術。

在電磁故障診斷的基礎上進行武器裝備電磁自適應防護是強電磁防護的重要發展方向。除采用新材料、新結構對系統的復雜電磁環境進行調節和控制外，利用冗余、容錯、標志和數字濾波等軟件設計技術以及攔截、屏蔽、均壓、分流、接地與濾波等硬件防護措施，在武器裝備系統中預制電磁兼容與強電磁防護的軟、硬件自適應手段，也能降低系統間的電磁十擾，增強抵抗高功率EMP的攻擊能力。

（2）演化硬件技術。

演化硬件是指在硬件電路設計中引入演化計算，在可編程邏輯器件上通過對基本電路元器件進行演化而自動生成人工不可能設計出的電路結構。該概念自從1992年提出以來，便在國際上掀起了研究熱潮，受到各國政府和眾多學科科學家們的重視。1995年10月，在瑞士洛桑召開了第一次演化硬件國際研討會，之后，每年都召開一次。日本、美國、英國和瑞士等成立了相應的研究中心，主要研究：基于演化硬件的自動化電子設計方法與技術，即離線演化或外演化技術；演化硬件的自修復和自主配置技術，即在線演化或內演化技術。演化硬件技術將成2020年后硬件設計的基本技術之一。演化硬件具有自我重配置和可進化的功能，為強電磁防護開辟了新的研究領域。

（3）微波固態加固技術。

微波固態加固主要指的是研制具有更強抗燒毀能力的接收放大器件，尤其是增強天線的抗燒毀能力。實現HPM加固包括低損耗及耐高溫材料的選擇、天線罩到天線的距離的增加，以及罩內能流密度降低等方法，以使電子系統的薄弱環節免受HPM損傷。依據EMP的藕合途徑，分為前門加固和后門加固。前門加固主要是限制天線或傳感器的藕合，降低入口有效面積；限制藕合能量傳播到系統內部，減少入口和系統內部敏感組件間的藕合。后門加固最有效的方法是屏蔽，包括系統屏蔽、設備和組件屏蔽、電纜與接插件屏蔽，以及終端保護。這兩種加固選擇可以通過采用各種形式的濾波和級聯限幅實現。

結束語

短波通信技術在各領域中有著極其重要的作用。由于短波通信具有安全性高、覆蓋面積廣以及經濟性強等優點，使得在移動通信、衛星通信如此發達的今天，世界各國的軍事領域、航海、航空等領域仍舊未放棄對短波通信技術的研究，從而不斷推動著短波通信技術的快速發展。

參考文獻：

[1]徐煒.楊曉靜.金虎等.通信原理與系統[j].北京： 國防工業出版社，2012.

[2]董彬虹.李少謙.短波通信的現狀及發展趨勢[j].信息與電子工程，2007（02）