短波通信設(shè)備電磁防護(hù)技術(shù)的研究

封彬

【摘要】在電磁環(huán)境日益惡化及電磁防護(hù)技術(shù)日益受到重視的今天，智能電磁防護(hù)材料的研究已受到各國的高度重視。主要對具有自適應(yīng)、自修復(fù)功能的智能電磁防護(hù)材料和生物仿生電磁防護(hù)技術(shù)的國內(nèi)外研究情況進(jìn)行了分析，并對未來的技術(shù)發(fā)展趨勢進(jìn)行了展望。

【關(guān)鍵詞】電磁防護(hù)；智能材料；生物仿生；自適應(yīng)

引言

智能電磁防護(hù)的實(shí)現(xiàn)途徑目前主要有兩種，一種是通過研究具有自適應(yīng)自修復(fù)功能的電磁防護(hù)材料，即以智能電磁防護(hù)材料為基礎(chǔ)對設(shè)備與人員實(shí)施電磁防護(hù)；另一種是通過系統(tǒng)自身硬件結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和自組織，提高對外部惡劣電磁環(huán)境的適應(yīng)性，即基于仿生機(jī)制和模型的全新防護(hù)技術(shù)。

1.智能電磁防護(hù)材料的研究進(jìn)展

智能電磁防護(hù)材料是新近發(fā)展起來的一類新型電磁防護(hù)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(yīng)功能的材料系統(tǒng)或結(jié)構(gòu)。智能材料的問世，標(biāo)志并宣告了第五代新材料的誕生。在電磁環(huán)境日益惡化及電磁防護(hù)技術(shù)日益受到重視的今天，智能電磁防護(hù)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(jié)構(gòu)已在軍事和航天領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用。同時，這種根據(jù)環(huán)境變化調(diào)節(jié)自身結(jié)構(gòu)和性能，并對環(huán)境作出最佳響應(yīng)的概念，也為電磁防護(hù)材料和結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，提供了一個嶄新的思路，使智能電磁防護(hù)的實(shí)現(xiàn)成為可能。

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。實(shí)施電磁防護(hù)的主要做法：一是，反電子偵查。防比我方信息系統(tǒng)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(shù)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(shè)備運(yùn)行暢通。三是防病毒污染。防比計(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“禍合”。電磁脈沖武器通過將電磁脈沖禍合到攻擊目標(biāo)，才可對其進(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)固定臺站時，不同電平的線路分開敷設(shè)、元器件和電路問連線簡短、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站的電纜終端電路設(shè)計(jì)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(shè)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(yīng)電流、感應(yīng)電壓傳輸?shù)姆绞?。同時還應(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，對元器件進(jìn)行電磁加固；從軟件角度，可通過糾錯技術(shù)、冗余技術(shù)、容錯技術(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.防護(hù)技術(shù)

強(qiáng)電磁防護(hù)技術(shù)由電磁兼容手段發(fā)展而來，傳統(tǒng)的防護(hù)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(qiáng)電磁防護(hù)技術(shù)研究的發(fā)展前沿與研究熱點(diǎn)。

（1）電磁自適應(yīng)防護(hù)技術(shù)。

在電磁故障診斷的基礎(chǔ)上進(jìn)行武器裝備電磁自適應(yīng)防護(hù)是強(qiáng)電磁防護(hù)的重要發(fā)展方向。除采用新材料、新結(jié)構(gòu)對系統(tǒng)的復(fù)雜電磁環(huán)境進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制外，利用冗余、容錯、標(biāo)志和數(shù)字濾波等軟件設(shè)計(jì)技術(shù)以及攔截、屏蔽、均壓、分流、接地與濾波等硬件防護(hù)措施，在武器裝備系統(tǒng)中預(yù)制電磁兼容與強(qiáng)電磁防護(hù)的軟、硬件自適應(yīng)手段，也能降低系統(tǒng)間的電磁十?dāng)_，增強(qiáng)抵抗高功率EMP的攻擊能力。

（2）演化硬件技術(shù)。

演化硬件是指在硬件電路設(shè)計(jì)中引入演化計(jì)算，在可編程邏輯器件上通過對基本電路元器件進(jìn)行演化而自動生成人工不可能設(shè)計(jì)出的電路結(jié)構(gòu)。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(xué)科科學(xué)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(yīng)的研究中心，主要研究：基于演化硬件的自動化電子設(shè)計(jì)方法與技術(shù)，即離線演化或外演化技術(shù)；演化硬件的自修復(fù)和自主配置技術(shù)，即在線演化或內(nèi)演化技術(shù)。演化硬件技術(shù)將成2020年后硬件設(shè)計(jì)的基本技術(shù)之一。演化硬件具有自我重配置和可進(jìn)化的功能，為強(qiáng)電磁防護(hù)開辟了新的研究領(lǐng)域。

（3）微波固態(tài)加固技術(shù)。

微波固態(tài)加固主要指的是研制具有更強(qiáng)抗燒毀能力的接收放大器件，尤其是增強(qiáng)天線的抗燒毀能力。實(shí)現(xiàn)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(nèi)能流密度降低等方法，以使電子系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)免受HPM損傷。依據(jù)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(tǒng)內(nèi)部，減少入口和系統(tǒng)內(nèi)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(tǒng)屏蔽、設(shè)備和組件屏蔽、電纜與接插件屏蔽，以及終端保護(hù)。這兩種加固選擇可以通過采用各種形式的濾波和級聯(lián)限幅實(shí)現(xiàn)。

結(jié)束語

短波通信技術(shù)在各領(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)域仍舊未放棄對短波通信技術(shù)的研究，從而不斷推動著短波通信技術(shù)的快速發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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

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