1.5 車輛系統(tǒng)內(nèi)和系統(tǒng)間的電磁兼容性

對于裝甲車輛，“系統(tǒng)”這一術(shù)語指的是多個設(shè)備模塊和電路組合體，它們共同執(zhí)行一個完整的功能。系統(tǒng)可以根據(jù)功能需求分為不同級別，一輛完整的坦克裝甲車輛或地面移動平臺可以視為一個系統(tǒng)，但是當(dāng)考慮協(xié)同工作能力和相互干擾時，必須將系統(tǒng)擴展為機群、車族、艦隊或三者的協(xié)同組合。同樣，對于車輛設(shè)計者，發(fā)動機及其控制系統(tǒng)只是具有一定功能的子系統(tǒng)。但是從重要性角度來說，動力系統(tǒng)中的發(fā)動機及控制器是系統(tǒng)設(shè)計和分析過程中的主要研究對象，也可考慮將該主要部件視為一個系統(tǒng)。從這個意義上來說，子系統(tǒng)可以是一個系統(tǒng)中的任何一個部件（或任何一組部件），具有一定的系統(tǒng)功能，或能夠使系統(tǒng)運轉(zhuǎn)。

由于各系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特性、功能性能、作戰(zhàn)要求等差異很大，系統(tǒng)對電磁環(huán)境干擾效應(yīng)具有不同程度或等級的抵抗能力。傳統(tǒng)的金屬車體的車輛對其內(nèi)部設(shè)備和電纜具有一定的屏蔽能力。如今一些新型的復(fù)合結(jié)構(gòu)材料被車輛使用，如果系統(tǒng)全部或部分采用這類新材料，為了避免電磁兼容性問題，需要認真地分析和設(shè)計。有時復(fù)合材料對系統(tǒng)的響應(yīng)并不總是很明顯，而且不易被量化，但風(fēng)險是存在的，例如電連續(xù)性問題。如果在設(shè)計過程的早期就對特殊要求進行評估并對操作約束條件進行研究，許多設(shè)計錯誤是可以避免的。

隨著軍民融合技術(shù)的發(fā)展，特別是半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，民用和商用產(chǎn)品在器件和設(shè)備小型化、精致化和經(jīng)濟性程度高等方面的優(yōu)勢更加突出，這對其廣泛應(yīng)用于軍用設(shè)備起到積極的推動作用。但是采用一些現(xiàn)成的商用產(chǎn)品（COTS），從電磁兼容的角度分析會進一步增大潛在易損性，因為這些設(shè)備通常不是為滿足軍用環(huán)境而設(shè)計和制造的。裝甲車輛平臺和系統(tǒng)要求具有較長的使用壽命，那么在使用周期內(nèi)很可能出現(xiàn)老化問題，并需要進行很多次升級。需要關(guān)注的是每次升級都必須對電磁兼容性進行重新評估，由于半導(dǎo)體越來越敏感，電磁環(huán)境也逐漸變得惡劣，所以升級工作也變得越來越困難。

正如電磁兼容的定義，電磁干擾受到所采取的電磁兼容策略的控制。“電磁兼容”這一術(shù)語包含兩個方面的含義：它一方面描述了電氣或電子系統(tǒng)在運行時不干擾其他系統(tǒng)的能力，另一方面描述了這些系統(tǒng)在特定的電磁環(huán)境中可按預(yù)期運行的能力。因此，它與系統(tǒng)運行時所處的環(huán)境密切相關(guān)。系統(tǒng)內(nèi)的電磁干擾多指較小單機電路板本體或部件分系統(tǒng)間所發(fā)生的干擾問題。系統(tǒng)間的電磁干擾多指兩大系統(tǒng)裝備或多個系統(tǒng)裝備接觸面間所發(fā)生的干擾問題。其研究的重點都是電磁環(huán)境特征對系統(tǒng)或裝備的作用機理及能量耦合途徑，其研究目的都是提高系統(tǒng)在預(yù)定電磁環(huán)境中的生存能力和運行能力。

1.5.1 內(nèi)部干擾

內(nèi)部干擾是指車載電子設(shè)備內(nèi)部各模塊元件之間的相互干擾，具體包括：

（1）電源、變頻器等工作電源通過線路的分布電容和絕緣電阻產(chǎn)生漏電而造成的干擾。

（2）晶振、CPU、數(shù)字器件產(chǎn)生的信號通過地線、電源和傳輸導(dǎo)線的阻抗互相耦合，或?qū)Ь€之間的互感造成的干擾。

（3）設(shè)備或系統(tǒng)內(nèi)部某些元件發(fā)熱，特別是功率器件（如IGBT）影響元件本身或其他元件的穩(wěn)定性造成的干擾。

（4）大功率和高電壓部件產(chǎn)生的磁場、電場通過耦合影響其他部件造成的干擾。例如，車輛電源系統(tǒng)相關(guān)的電磁干擾源——紋波和諧波——的產(chǎn)生源是直流發(fā)電機、交流發(fā)電機、整流器、逆變器和電動機。

（5）共用電源接通和斷開相當(dāng)大的負載電流時，就會產(chǎn)生浪涌。產(chǎn)生強烈浪涌的主要用電負載是風(fēng)扇、空調(diào)、起動電動機。浪涌通常具有比瞬變干擾更高的能量水平。

1.5.2 電磁匹配接口

所有的EUT設(shè)備與外界的連接都可用接口來描述。通常將EUT設(shè)備EMC接口分為4類：接地、電源、信號和機械（圖1-7），然后將這些接口要求以文件形式規(guī)定到內(nèi)部設(shè)計方針中，例如PCB或供電的接口要求和設(shè)計策略等，以確保部件在實際使用的環(huán)境中可以正常工作。

1.5.3 裝甲車輛系統(tǒng)內(nèi)電磁干擾的特征

在裝甲車輛系統(tǒng)內(nèi)，由部件、分系統(tǒng)或其他系統(tǒng)產(chǎn)生的電磁干擾必須不降低總的系統(tǒng)效能，保證分系統(tǒng)和設(shè)備能夠與要求協(xié)同工作的其他系統(tǒng)實現(xiàn)全部的性能是基本要求。盡管電子設(shè)備的電路內(nèi)會出現(xiàn)操作級電磁干擾，但是系統(tǒng)干擾可能由單獨設(shè)計和制造的部件相連而成，設(shè)計已經(jīng)超出電路控制范圍。因此，部件和整個系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計必須考慮部件或功能之間的輸出/輸入相互作用，必須把整個系統(tǒng)及其安裝作為設(shè)計起點來適應(yīng)電磁危害。

裝甲車輛內(nèi)部電磁干擾特征主要包含以下幾個方面：

（1）部件分系統(tǒng)本身加電時所輻射的噪聲（RE）；

（2）部件分系統(tǒng)加電衍生噪聲經(jīng)電源線耦合，對鄰近互聯(lián)部件造成干擾或使其工作失效（CS）；

（3）通過空間傳播的噪聲場強對周邊部件分系統(tǒng)造成干擾或使其工作失效（RS）；

（4）部件分系統(tǒng)加電噪聲經(jīng)導(dǎo)線外送的噪聲（CE）；

（5）帶有天線的部件和分系統(tǒng)，經(jīng)天線感應(yīng)耦合外來噪聲或經(jīng)天線本身輻射噪聲造成單機本身工作失效或周邊部件工作失效（RS、CS）。

特別要指出的是，對于連接有天線的分系統(tǒng)，如車載電臺、定位導(dǎo)航等，其電磁兼容性（在某些項目中稱為RF兼容性）是系統(tǒng)性能的一個基本要素，連接有天線的分系統(tǒng)如果不能正確地接收預(yù)期的信號，會明顯地影響任務(wù)效能。為了達到兼容性的目標，需要在系統(tǒng)和分系統(tǒng)的協(xié)同工作能力方面進行研究，全面規(guī)劃接收和發(fā)射天線的位置，保證其通信功能。

1.5.4 裝甲車輛系統(tǒng)間電磁干擾的特征

在新時期軍事變革的推動下，電子信息技術(shù)廣泛應(yīng)用于各類武器裝備之中，武器裝備已經(jīng)明顯地呈現(xiàn)出信息化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展趨勢，未來戰(zhàn)爭將向“網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)”轉(zhuǎn)變，裝甲車輛專用的信息化設(shè)備的數(shù)量與密度也在逐步增加，如通信系統(tǒng)、北斗定位裝置、可視化系統(tǒng)、信息終端、控制系統(tǒng)等，這些設(shè)備的一個顯著特點是靈敏度非常高，對使用環(huán)境的電磁干擾非常敏感。裝甲車輛根據(jù)使用功能要求，將會搭載各種武器系統(tǒng)和信息化設(shè)備，以便能夠在車際間以及與其他軍兵種的武器裝備互通互聯(lián)，兼容工作，因此必須首先考慮背景環(huán)境下系統(tǒng)間電磁干擾（主要針對車際間通信系統(tǒng)），如圖1-8所示。因系統(tǒng)間干擾問題多指各大系統(tǒng)裝備之間的帶內(nèi)干擾問題，故以發(fā)射與接收界面間問題為主，所需考慮的控制問題從以下四大要素入手：頻率管理分配、工作時間分配、相對位置規(guī)劃、發(fā)射/接收指向規(guī)劃。

所有設(shè)備都包含對外界環(huán)境和其他設(shè)備的能量發(fā)射，從而產(chǎn)生各種問題。在未來戰(zhàn)場的電磁環(huán)境中，各種軍用電磁輻射體如雷達、無線通信電臺等輻射源的功率越來越大，數(shù)量成倍增加，頻譜越來越寬，尤其是高功率微波武器、電磁脈沖彈和超寬帶武器的出現(xiàn)，使高技術(shù)戰(zhàn)場的電磁環(huán)境更加惡化，對電磁敏感設(shè)備的影響更加惡劣。軍用車輛應(yīng)在功能和性能上能夠滿足作戰(zhàn)的需求外。機動的特性和靈活的承載能力決定了軍用車輛在各種電磁環(huán)境條件下，不僅需要安全可靠地工作，還需要具備抵抗外部各種惡劣的強電磁干擾的能力。圖1-9所示為車際間系統(tǒng)兼容性驗證示意。