试验场地复杂电磁环境的设计

彭文成 郭东明

（装甲兵工程学院，丰台 100072）



试验场地复杂电磁环境的设计

彭文成 郭东明

（装甲兵工程学院，丰台 100072）

摘 要：本文从应用对象、电磁频谱、干扰种类三个方面进行系统结构分析，针对未来多种作战场地复杂电磁环境模拟实现的问题，设计基于反馈控制原理的全频域监控系统的解决方案，目的是为构建场地复杂电磁环境决策提供结构分析的技术支持。

关键词：复杂电磁环境 模拟 反馈 控制 监控系统

复杂电磁环境主要由电子对抗、雷达、通信、光电、敌我识别、导航、民用、自然电磁环境等构成。未来，双方从反侦察、反干扰、抗摧毁出发，将更多使用各种新体制雷达、通信、光电设备，在新体制电子设备上采用更复杂的信号样式。据统计，世界上通信信号种类多达百种以上，雷达多采用新体制和特殊体制，使得雷达信号种类繁多且波形复杂。

1 应用对象的层次结构

当前，电磁环境复杂，组织复杂电磁环境场地可以分为单武器平台场地、军兵种场地和联合作战场地的构建。这三种复杂电磁环境场地的构建是以单武器平台的电磁环境为基础，可由多种单武器平台场地形成军兵种场地的复杂电磁环境。同样，可由多个军兵种复杂电磁环境场地构建的复杂电磁环境形成联合作战场地的复杂电磁环境，见图1。

构建单武器平台场地的复杂电磁环境是由各军兵种的师旅级单位依据现有的电子对抗装备和人员以及补充相应的电子战装备进行组织，主要选择单武器平台所应用的电磁设备，根据工作需求建立以可移动设备为主的场地复杂电磁环境。这样可以保证对对抗双方部队共同进行训练，以满足单武器平台不同的时域、地域的训练课目要求，便于管理和统一指挥，同时减少专门的电子对抗武器装备的投入。

构建军兵种场地的复杂电磁环境前，要有效组织技术设计，主体由各军兵种的军、师级别单位根据现有电子对抗部队构成。要依据所服务的军兵种装备的特点，补充相应的电子战武器装备和业务人员，同时建立场地综合电磁监测与控制系统。为满足各军兵种训练的地空海场地都适用要求，系统可用移动设计，方便不同的复杂电磁环境构建。军兵种场地应相对固定，避免数量过多和随意设置，以利于场地复杂电磁环境的构建，相应减少场地构建的前期

投入。

联合作战场地的电磁环境构建需要进行专业技术设计，是由战区按照现有兵种的电子对抗部队所包含兵力进行组织。要根据所服务的战区武器装备的性质、特点，补充电子战装备和兵力，同时建立完善的综合场地电磁监测和控制系统。联合作战场地电磁环境的地海空域面积非常大，应按照场地规模的需要，进行电磁能量输出。此外，要严格控制使用时机，并做好构建前的通报，避免干扰民用电子设备。

图1 联合战役场地复杂电磁环境层次结构图

2 电磁频谱的层次结构

电磁信号在频域的表现形态即是频谱。首先，现代复杂电磁环境战场上的电磁信号频谱越来越宽，几乎覆盖了全部电磁信号频段；其次，在战场实际使用的电磁频谱范围极为有限，特别是军用频段更少，在某一局部频率区间，有时候电磁信号会呈现密集重叠的现象。比如，雷达电磁频段通常在3MHz～300GHz，但实际装备并非覆盖整个雷达频段，其实只在有限的不连续区间内工作。根据以上军用电磁频谱的真实占有情况，复杂电磁频谱的层次结构又可分为长波电磁层、中波电磁层、短波电磁层、超短波电磁层和微米波电磁层。

各军兵种应根据所装备的情况，灵活组织联合作战场地的复杂电磁环境的构建。在考虑系统的开放性基础上，要保证对新装备的兼容性，更要保证相对的完整性。一方面，在复杂电磁环境条件下实现现有装备训练的要求；另一方面，要充分保证装备发展、模拟各种敌电磁干扰等的需要，避免重复建设。

美军认为，电磁环境在一定的时空范围内将会对实际作战行动带来直接影响。一方面，敌对双方在为争夺信息优势上会运用电磁能量来进行探测，并消弱另一方对电磁频谱的应用，或者通过损坏、摧毁、堵塞等作战模式，削弱对方应用的电磁频谱，同时保障己方避免承受电磁频谱产生的影响。另一方面，己方通信系统、作战系统和支援保障系统及系统信息化所造成的电磁频谱环境（气候、电磁辐射和电磁屏蔽等）必然将会产生相互干扰和制约。所以，设计好复杂电磁环境，不仅要模拟敌方针对我方的探测、消弱、损坏、摧毁的电磁频谱攻击，还需要模拟己方电子设备工作时所造成自身相互干扰和制约的电磁频谱环境。

3 干扰种类和强度的层次结构

电磁辐射强度的其中一种表现形态即是能量密度。复杂电磁环境中的电磁能量分布表现密度极为不均。这是由于受电磁波传播等关键因素的影响，战场上空间电磁信号能量一般是不均匀的。在有些地方能量特别集中，可能会很强；有些地方能量特别分散，可能会很弱。在战场空间复杂电磁环境模拟时，需要完全予以还原和体现。电磁能量密度的高低直接决定着对复杂电磁环境场地电子设备的影响程度。在战场空间复杂电磁环境的模拟时，要充分考虑真实的还原和实际的电磁能量密度。一方面要达到干扰效果，另一方面也要防止过量电磁能量辐射，以免造成不必要的电磁污染。另外，过强的电磁干扰不但可以使雷达致盲、中断通信，而且可能会造成电子器件和业务人员的伤亡。比如，连续强激光的照射可以烧毁光电探测器，还会造成人员致盲或灼伤。目前，各发达国家都在努力利用电磁能研发高功率微波武器、电磁脉冲弹、高能激光武器等武器装备，所以各辐射模块应当严格控制发射功率的上限，限制辐射源与干扰对象之间的最短安全距离。

设计复杂电磁环境的电磁能量分布主要是由现有武器装备电磁源的分布、使用时机、频谱特性决定，而构成复杂电磁环境的各要素部分的物理特征和特性必须要实现可控。例如，干扰方式、发射频率、编码方式、调制方式、辐射方向、发信功率、发信内容等，可以通过技术改造、技术革新等方式实现计算机控制，并提高构建复杂电磁环境的可变范围和可变因子的数量，以实现全频域的功率、频率、辐射方向、调制方式等可调，见图2。

图2 复杂电磁环境模拟系统种类和强度控制

4 反馈控制原理的全频域监控系统

由于复杂电磁环境基本覆盖了全部现武器装备的通信设备和其他武器上的电子设备频谱范围，包括现代信息化时代可能装备的电子设备的频谱范围，对应地需要构建相适应的频谱检测系统，以保证对各种通信设备和其他相关电子设备的探测、干扰、定位、发信等工作的实施，并且提高复杂电磁环境模拟的准确性和精度。这就要求场地复杂电磁环境应具有反馈控制的全频域监控系统，形成场地复杂电磁环境布设、调整和检测的循环控制，保证电磁环境的布设效果，保障对场地复杂电磁环境实现情况的监测和调整。此外，场地复杂电磁环境还要具有信号采集功能，通过采集参训设备的信号，形成对参训设备的监视，从而达到对参训人员的训练评价，见图3。

图3 复杂电磁环境模拟全频域监控系统控制示意图

全频域监控系统的工作流程是：系统指示电磁环境检测模块信号的接收机进行探测场地复杂电磁环境的平时状态，建立场地复杂电磁环境的初始值；在各种电台工作时，系统会通过电磁环境检测模块检测的数据，然后根据指令进行控制干扰信号发生模块的相应的干扰机开机工作，进行可控制的干扰；系统再通过电磁环境检测模块检测的数据，不断调整干扰信号发生模块的相应的干扰机工作状态，直至达到理想效果；情况处置信号采集模块及时将电台人员的情况处置信息及时上传系统，系统再通过干扰信号发生模块对干扰机工作状态进行调整和改变，从而不断进行重复或进行新科目的干扰训练。

5 结语

本文分析复杂电磁环境的基本系统结构，在具体系统设计时要考虑不同层次场地的具体需求，理想的系统方案通常受到各种不利条件和其他因素的制约而有所改变。而如何利用现有的条件，尽快建立一个具有复杂电磁环境的场地是关键点，这样才能尽快使部队在无声的电磁战场上得到磨练和提高。

参考文献

［1］International Standard IEC61000421.

Testing and Measurement Techniques Reverberation Chamber Test Methods［Z］.

［2］阚德鹏，贾翠霞.高强度均匀场激励技术应用研究［J］.中国电子科学研究院学报，2012，（4）：380-383.

［3］吴大正.信号与线性系统分析［M］.3版.北京：高等教育出版社，2011.

［4］齐兴昌.一复杂电磁环境中电磁干扰现象分析与解决措施［J］.华北科技学院学报，2015，（1）：23.

Design of Complex Electromagnetic Environment in Test Site

PENG Wencheng，GUO Dongming

（The Academy of Armored Forces Engineering， Fengtai 100072）

Abstract:This paper from the application object， the electromagnetic spectrum， kinds of jamming three aspects to analyze the structure of the system， in the future a variety of combat field complex electromagnetic environment simulation realization problem， design solutions based on feedback control principle of full frequency m onitoring system to provide s tructural analysis technical support for the construction of the space complex electromagnetic environment decision.

Key words:complex electromagnetic environment，simulation， feedback， control， monitoring system