军事电子设备的电磁干扰问题及抗干扰对策

EMP(EMP)具有多方面的特点，主要表现为核爆炸产生的强核磁脉冲(NEMP)以及雷击产生的闪电辐射引起的雷击电磁脉冲(LEMP)等。核电磁脉冲防护军事电子设备也是电磁兼容工作的重要组成部分。当今战场，为了消除电磁干扰和电磁脉冲的危害，要求装有电气电子设备的方舱具有良好的电磁屏蔽性能。

军用电子设备在现代高科技武器中的抗干扰问题，对电子设备的可靠性水平有着重要的影响，也越来越受到军事部门的重视。近些年来，以过密电磁辐射频谱为基础的武器系统快速增长，这导致战场上各军兵种武器系统之间发生电磁干扰(EMI)的可能性越来越大，当两个系统之间的频率和距离足够接近时，就会产生电磁干扰。它会给武器系统的性能和可靠性带来不利的影响，并会带来极为严重的后果，包括情报不准确，无法探测到敌人目标，引信过早点火，飞机飞行失控，制导武器失灵，等等。

一、目前海洋、陆空三军在战略、战役、战术等各种武器装备中都含有大量的电子设备，要使这些设备正常运转，就必须解决电磁兼容问题，如果不解决，后果将十分严重。

对敌作战，往往要依靠以战斗机等装备为首的武器系统，在现代战争中，这些武器系统对抢占先机有着极为重要的作用。由于战机的空间狭小，必须配备大量复杂的通讯、B3F-4055导航设备，以及雷达和敌我识别等电子设备，因此，在战机有限的空间内，大量电子设备同时工作，除了其质量和可靠性水平直接影响战机的作战性能外，由于装备密集而产生的设备间相互干扰问题也不可忽视，因此，战机不同设备间的电磁兼容性已成为关键问题。随著机载电子设备种类及数目的增加，其占用的电磁波谱越来越宽，所传送的信息量也越来越大，机载电子设备间的电磁兼容问题日益突出。这一问题解决得不好，将使整个飞机的工作陷入混乱，同时机群的电磁环境也可能导致飞机的飞行控制、雷达、通信、导航、电子对抗、火控和导弹控制系统的性能下降，随着辐射功率的增加，接收灵敏度的提高，更小更灵敏的固态电路的应用，这些不利影响将更加明显。

军事电子设备的电磁干扰问题及抗干扰对策

军事电子设备电磁兼容的基本对策，大体上可以分为接地、布线和图形布线、元器件选择、滤波与屏蔽等方面。它比民用设备的要求要高一些，也要严一些。军事电子设备大多集中安装在战斗机、舰艇、坦克等军事装备上，所处的电磁兼容环境十分恶劣，因此，开展与现代军事电子设备密切相关的电磁兼容项目和新型电磁防护技术的研究具有重要意义。

（1）抗电磁脉冲(EMP)的反应技术

战争中，电子对抗和电子干扰贯穿始终，最危险、最致命的杀伤是敌人发出的强大电磁干扰和电磁脉冲。EMP(EMP)具有多方面的特点，主要表现为核爆炸产生的强核磁脉冲(NEMP)以及雷击产生的闪电辐射引起的雷击电磁脉冲(LEMP)等。

1.核动力磁脉冲(核磁共振)

核磁共振(NEMP)是核武爆炸的产物。在核爆炸过程中，除了能产生光、热、辐射能外，还能产生强大的核磁脉冲。

当核爆炸发生在海拔超过40km的大气之外时，伽马射线脉冲到达大气，与空气中的分子碰撞，产生康普顿效应。这种现象被称为康普顿效应，是指电子从空气中的分子中被挤出。电子流动时，电磁脉冲就产生了。尽管核磁脉冲是一种瞬时现象，但是它对半导体器件和微电子设备——电击穿——有很大的杀伤力。核能磁脉冲的作用范围随爆炸高度的不同而不同，其最大特点是上升时间快，强度大。升降时间约8ns，连接时间约200ns，电场强度高达50kV/m，是一种高强度的EMI(ENI)，比一般的EMI高数十至数百分贝；另一个特征是作用范围广，频带宽，能量大。频率范围从10KHz到100MHZ，除了对显示器的前端(高频端)、无线电设备有影响外，还会对电话机等设备造成破坏，可以使敌方的指挥、控制、通信、情报等系统严重受损，甚至瘫痪，成为现代战场上最严重的电磁破坏因素。

为确保武器系统能够正常发挥作用并发挥重要作用，必须对武器系统实施电磁脉冲防护。核电磁脉冲防护军事电子设备也是电磁兼容工作的重要组成部分。当今战场，为了消除电磁干扰和电磁脉冲的危害，要求装有电气电子设备的方舱具有良好的电磁屏蔽性能。整体而言，采用方舱来提高方舱整体的电磁屏蔽性能是一种很好的方法，它具有简单易行、造价低廉、整体效果良好等优点。

2.雷电电磁脉冲(雷管)

雷击是自然界中一种很强的脉冲放电现象，也是一种静电现象，是自然电磁干扰源中强度最大的放电现象。一般闪电平均包含数万个脉冲放电过程，平均脉冲幅度为数万安培，持续时间在几十至几百微秒之间。雷击波道约有几百米到几公里长，在主放电期间，雷击波道将高频和甚高频能量辐射到周围空间，从而产生雷击电磁脉冲(LEMP)。雷击电磁脉冲对计算机和其他微电子设备的危害也十分严重。雷击脉冲通常通过电网电源进入计算机网络，造成干扰，轻则造成计算机程序混乱、信息处理错误，重则烧毁部件，或损坏部分部件直至故障停止，造成难以估计的重大损失。

随着微电子技术和计算机技术在军事电子设备上的广泛应用，如何对军事电子设备进行电磁兼容防护，已经成为军用电子设备安全抗干扰的迫切需要。具体来说，一是要从硬件、软件等方面提高计算机系统本身的抗干扰能力；如在硬件设计上，对电磁兼容进行设计，并综合采用各种抗干扰措施；在软件设计上，采用冗余技术、容错技术、标记技术和数字滤波技术等。二是采用截取、屏蔽、均压、分流、接地、滤波等保护措施；

比如，屏蔽包括机房屏蔽、整机屏蔽、元器件之间的屏蔽和隔离以及电源进、输电线的屏蔽和接地；系统和机房不仅要有良好的接地，还应根据需要设计交直流接地、高频接地、防雷接地和安全接地；滤波也是抑制传导耦合干扰的重要手段，可作为电源电磁干扰滤波器的首选。EMI滤波技术是EMI滤波技术中的一种，对于实现和改善电子设备和电子系统的EMI环境具有重要作用，它能有效抑制电源线上的信号干扰电平，减少供电网的干扰，并能将滤波电路安装在屏蔽体出口或导线的适当位置。在国外的实践中，按照美军标准(NIL—STD—461/462)，军事装备必须安装避雷器以减少LEMP的干扰能量，一些可以高速运行的避雷器等部件也随之出现，另外，为了证实其效果，还采用了新的、更大型的EMP模拟装置。

二、是信息防电磁泄漏(TEMPEST)技术

70年代以来，计算机在国外得到了迅速的普及和发展，计算机之间的干扰和抗干扰问题也日益突出，一些运行正常的计算机经常出现诸如难以控制的错误动作等故障。更严重的是，计算机的电磁发射信号不仅含有大量的频谱成分，而且携带着大量的信息，因此，其处理的信息安全将受到极大的威胁。特别是近年来，利用以计算机为核心的信息技术设备处理重要信息的必要性日益增强，但同时也带来了数据保密问题。秘密内容之一就是如何防止窃听。

各种信息技术设备，如电脑，以及通讯设备，在工作时，经常会漏出电磁波，与这些设备相连接的数据线，电源线也同样会产生电磁波辐射。通过这种方式，处理过的信息也会通过电磁辐射泄露到太空。它的频率范围从几千赫兹到1MHz不等，如果用ELINT系统的高灵敏度接收器接收这些电磁波，就会成为窃听的目标。利用分析、解码等技术，可对原始信息进行复制，造成失密等严重后果。为此，世界各国都越来越重视信息技术设备的信息电磁泄漏问题，并开展了一系列有计划、有组织和有针对性的研究工作。

80年代初以来，国外迅速开展了一系列专门研究和解决信息技术设备信息电磁泄漏及其安全防护问题的活动。这种行为被称为防信息电磁泄漏(TEMPEST)。

TEMPEST与电磁兼容(EMC)项目在军事电子设备上紧密相连，可以说是EMC研究体系中的一个独立分支。国外已经将其作为计算机安全研究中的一个重要课题。其定义是：控制意外产生的EMR(EMR)，以保证飞行安全。这种技术并不针对那些有意辐射电磁波的无线通信设备，而是为了避免对有用信息，特别是某些涉及国家安全的机密信息进行窃取和破译，以免造成失密；其技术措施就是防止计算机等信息技术设备无意中通过电磁波辐射泄漏有用的机密信息。所以，尽管防信息电磁泄漏(TEMPEST)技术与EMC技术在抑制干扰的方法和手段上有很多相似之处，国外一般将其纳入EMC的研究领域，但其目的是从相互兼容的角度来研究电磁兼容的耦合形式以及干扰抑制的目的，两者完全不同。这种技术要求最大限度地减少传导干扰(CE)和辐射干扰(RE)，其中一个方法是在建筑物的外墙和间隔墙上采取预防措施。

防止信息电磁泄漏(TEMPEST)技术的主要研究内容如下：

(1)研究设计规范：研究低辐射电子设备、结构工艺等设计指标。

(2)、试验设备和试验技术研究：根据防信息电磁泄漏(TEMPEST)标准，开发一套计算机控制的自动化系统；对防信息电磁泄漏的测试主要包括对TEMPEST设备的检测和对TEMPEST屏蔽机房的检测。

(3)、研究防信息电磁泄漏(TEMPEST)标准：TEMPEST技术标准在欧美各国都有严格的规定，而且由国家安全部门直接控制的水平不断提高，各国也会不断地制定和修改TEMPEST标准。

(4)研究新材料、新结构和新工艺：主要研究了低辐照元件，高效能屏蔽材料，导电喷涂工艺等。

(5)研究设备和屏蔽室，以满足防信息电磁泄漏(TEMPEST)标准：包含低辐射电脑系统等。为保障国家安全，军事电子设备对信息电磁泄漏防护技术的要求也将不断提高，因此有必要对其进行更深入的研究。

3.结论

总之，现代军事电子设备的电磁兼容问题是一个不容忽视的关键问题，与之密切相关的新型电磁防护技术将会起到举足轻重的作用。但国内对EMC问题的研究起步较晚，无论在理论上还是在技术上都落后于国外先进水平。近年来，我国在电磁兼容和电子抗干扰方面的研究取得了一定的进展，这不仅表现在技术方面，而且还表现在广大工程技术人员和管理部门对EMC的认识和重视程度的提高，这标志着我国EMC理论与技术的研究工作进入了一个新的阶段和水平。