电磁频谱管理课程中电磁兼容的分析与研究

薛红　邵尉　钱祖平　赵淼

摘 要 本文围绕电磁频谱管理课程中的电磁兼容部分进行了分析，重点说明了系统内电磁兼容和系统间电磁兼容，强调以学促教，因学论教。采用案例式教学法，适时引入合适的实际工程应用案例，本着从严治教治学的原则，遵循教学规律，讲究方法运用，以促进教学效果提升为指向。因学定教，鼓励学生参与教学进程，取得良好的教学效果。

关键词 频谱管理 电磁兼容 案例式教学

中圖分类号：G642 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2016.08.020

Abstract In this paper， the electromagnetic compatibility part of the electromagnetic spectrum management course is analyzed. The emphasis is the electromagnetic compatibility in the system and between systems， we emphasize on learning to promote teaching. We use case based teaching method and introduce appropriate practical engineering application cases. We follow the principle of strict management of teaching research and the teaching rules， pay attention to the use of methods， in order to promote teaching and learning effects. Because of learning by teaching， students are encouraged to participate in the teaching process， it has achieved good teaching results.

Key words spectrum management； electromagnetic compatibility； case teaching

信息化战场将是陆、海、空、天及电磁的联合作战，越来越多的高技术用频装备被运用到作战领域的各个环节中。电磁环境异常复杂，频谱资源利用率低，频谱使用技术优势不明显，给我军战场电磁频谱管理造成了潜在的影响。为了适应未来信息化条件下作战对电磁频谱管理人才的需求，我校将本科电子科学与技术专业的内涵扩展至电磁频谱管理领域，将电磁频谱管理课程作为该专业的核心课程以及其他多个专业的选修课程纳入新一代本科教学体系，为电磁频谱管理的专业发展和教学体系建设提供了难得的机遇，还为我军电磁频谱管理人才培养和后备力量建设提供有力支撑。

1 研究思路

电磁频谱管理课程围绕频谱管理设置教学内容，按照“瞄准目标，优化内容，夯实基础，突出实新”的原则，对比较完善和成熟的教学内容，在保证其理论体系的基础上，根据专业建设和培养目标，侧重内容的精选、完善和更新；对较零散的教学内容，则需要提高理论起点，建立比较完善的理论体系。通过本课程的学习，学生应形成比较全面和合理的知识结构，为将来胜任频谱管理工作和进一步提高专业技能与业务素质筑牢基础。

电磁频谱管理是一个完整、系统、复杂和开放的体系结构。本课程理论教学内容主要分为频谱管理基础、系统内电磁兼容分析、系统间电磁兼容分析、无线电监测测向与定位、频管新技术等五个部分。我们将频谱管理基础、电磁兼容分析、无线电监测测向与定位等定位为“急需型”知识，是从事频管工作必须具备的专业基础知识，而频管新技术则定位为“前瞻型”知识，是目前频管技术领域的研究热点。教学时，这两类知识并列存在，打好这两类知识基础尤为重要。

电磁兼容性（EMC，即Electromagnetic Compatibility）是指电气、电子设备或系统在其电磁环境中符合要求能正常运行，并且不对其环境中的任何设备或系统产生无法忍受的电磁骚扰的能力。①EMC包括两个方面的要求：一方面是指设备在正常运行过程中对所在环境产生的电磁骚扰不能超过一定的限值；另一方面是指设备对所在环境中存在的电磁骚扰具有一定程度的抗扰度，即电磁敏感性。因此，EMC包括频谱共用、干扰灵敏度、系统装置、电磁环境等四个方面的问题，也即是不同的无线电系统间存在频谱共用问题，接收机等电子设备对干扰的灵敏度问题，无线电系统间的相互影响以及电磁环境的影响。本课程中所研究的是EMC中的频谱共用和干扰灵敏度，主要内容包括系统内电磁干扰及防护、收发信机结构和系统间电磁兼容分析，对可能受到或产生的干扰进行预测、分析和评估，围绕无线电台站间的用频兼容性以及电磁隔离性，针对如何合理地利用无线电频谱进行研究。

2 研究内容

频谱管理的目的是实现多种系统或业务之间的共存，最大限度地提高频谱利用率，而电磁兼容分析是保证各种系统或业务相互兼容的主要技术手段。在现代和未来战争中如何加强电磁兼容性分析，避免相互干扰，保障战场环境下军事通信运用的有效性，已成为己方战斗力生成的关键因素。电磁兼容主要分为系统内电磁兼容和系统间电磁兼容，其中，电磁干扰及防护是系统内电磁兼容的主要内容，干扰预测和分析是系统间电磁兼容的核心内容。

2.1 系统内电磁兼容

在实际教学过程中，我们将系统内电磁兼容分成电磁干扰及防护、收发信机结构和电波传播基础三个部分。需要注意的是，本内容中的电波传播基础与“天线与电波传播”课程中的电波传播部分应有所区别。后者侧重基本理论的讲解，而前者则紧扣频谱管理中的“预测”应用展开分析。

电磁干扰及防护首先给出电磁兼容的基本概念，分析了电磁干扰三要素中的干扰源、耦合途径和敏感设备，强调干扰源的类型、特点和性质。通过对电磁干扰传播与耦合机理的分析，以传导干扰和辐射干扰为例，说明了典型的干扰途径以及电磁干扰的抑制措施。②我们以干扰三要素为模型，构建系统内电磁兼容预测分析的数学模型，在定性分析的基础上对干扰状况进行定量計算，使学生能够理解电磁兼容特性与要求之间的相关性。

收发信机结构中首先围绕着射频系统中的噪声系数和非线性失真两个很重要的指标展开，讨论射频电路中噪声的来源、大小和度量方法，以及器件的非线性特性及其对系统的影响，并重点分析它们对接收机灵敏度和动态范围的影响。以GSM为例，从系统的角度介绍收发信机几种常用的方案，明确了其结构组成，同时对接收和发射的技术指标进行分析，意在让学生对系统特性和整机性能有较全面的了解。

电波传播基础中围绕各种电波传播方式的特性，讨论各种传播方式下的场强计算方法，分析各种常用传播模型及应用。通过这部分内容的教学，使学生能够掌握电波传播损耗计算，并能够将其应用于系统间电磁兼容分析，本部分内容的学习紧紧围绕电磁频谱管理中的“干扰预测”应用展开分析，注重解决实际问题。

2.2 系统间电磁兼容

系统间电磁兼容是指给定系统与它运行所处的电磁环境或与其他系统间的电磁兼容性。无论是频率划分、规划、分配和指配，还是设备检测、无线电台站管理、无线电监测和台站监督检查等，电磁频谱管理的目的是实现多种业务和系统之间的相互兼容，提高频谱的利用率。而其主要技术手段就是系统间电磁兼容分析，判断无线电设备、系统或台站之间是否相互兼容是围绕着允许干扰电平和实际干扰电平这两个关键技术指标参数的计算而展开的。

开展无线电设备或系统间电磁兼容分析包括两方面的含义：一是计算拟设无线电设备对已设无线电设备的干扰；二是要计算已设无线电设备对拟设无线电设备的干扰。无线电台站间的干扰，主要包括同频干扰、邻频干扰、互调干扰、阻塞干扰和带外干扰等。以固定无线电台站之间的干扰为例，对系统间电磁兼容性进行分析或预测分析，课程中我们围绕着发射系统和接收系统展开分析。为了分析方便，我们认为，发射系统包括发射机和发射天线，接收系统由接收机和接收天线组成，发射系统对接收系统的干扰，就是发射机发出的电磁波经发射天线辐射出去后，经空间电波传播，通过接收天线传送给接收机而产生的干扰。从最简单的“发射系统—接收系统”对入手，采用逐对分析的方式，建立系统间电磁干扰预测模型。同时，在逐对分析的过程中，按照分级预测的原理，将预测模型分成四个等级，包括快筛选、幅度筛选、干扰余量修正、详细预测等。以理论计算为指导，借助计算机仿真和实验室测试，对前面预测模型的结果进行修正，同时可以对仿真参数的选取进行相应的调整。③

2.3 教学方法

本课程中我们采用案例教学法，结合电磁频谱监测与识别实验室资源，把实际工作中的真实情景加以典型化处理，形成供学生思考分析的案例，适时引入，通过独立研究和相互讨论的方式，来提高学生分析问题和解决问题的能力。强调以学促教，因学论教。

在案例教学中，老师必须搜集、整理合适的案例，对案例中所涉及的相关知识应有较深刻的认识。学生拿到案例后，先要进行消化，然后查阅各种必要的资料，主动对理论知识进行理解。他还要经过缜密思考，提出解决问题的方案，这一步应视为能力上的升华。案例分析不能够只停留在表面，深入透彻的讨论分析才是至关重要的，老师应设法引导学生围绕案例展开讨论，方式多样化，可以利用仿真和实验，使学生感到形象逼真，从而大大提高教学效果。同时，老师要根据不同学生的不同理解补充新的教学内容，双向的教学形式对老师也提出了更高的要求。

以地面固定无线电台站为例，我们分同频干扰、邻频干扰和互调干扰三种情况来分别说明电磁兼容性的应用。在实际教学过程中，需要进行进行设计和布置。围绕案例，将这三种情况分组，引导每组成员对各自的课题展开分析和讨论，提出相应的解决方案。根据案例中提供的参数，以电磁兼容分析方法为依据，利用实验室现有的高性能仪器设备与软件相结合，构建复杂电磁环境模拟系统，满足教学的需求。各种信号的设计与合成由实验计算机完成，任意信号发生器将设计文件转化为实际复杂波形。整个过程中，学生自主学习，教师参与指导，转变“学跟教走”的思维定势，注重教师指导与学生主动学习相结合、书本知识与实践经验相结合、课内学习与课外拓展相结合。

3 结束语

电磁兼容分析是电磁频谱管理课程的核心内容之一，打好这类知识基础，有助于学生形成更加优化的知识结构，对于胜任频谱管理技术工作尤为重要。在教学中，以促进教学效果的提升为指向，按照从严治教治学的原则，遵循教学规律，讲究教学方法，鼓励学生参与教学进程，取得良好的教学效果。

注释

① 马力.《电磁兼容技术》教学方法探讨[J].洛阳师范学院学报，2012.31（11）：42-44.

② 王培章，钱祖平等.电磁兼容技术[M].人民邮电出版社，2011.

③ 王国民等.复杂电磁环境下基地训练电磁频谱管控研究[J].现代电子技术，2013.36（9）：31-33.