短波通信设备电磁防护技术的研究

封彬

【摘要】在电磁环境日益恶化及电磁防护技术日益受到重视的今天，智能电磁防护材料的研究已受到各国的高度重视。主要对具有自适应、自修复功能的智能电磁防护材料和生物仿生电磁防护技术的国内外研究情况进行了分析，并對未来的技术发展趋势进行了展望。

【关键词】电磁防护；智能材料；生物仿生；自适应

引言

智能电磁防护的实现途径目前主要有两种，一种是通过研究具有自适应自修复功能的电磁防护材料，即以智能电磁防护材料为基础对设备与人员实施电磁防护；另一种是通过系统自身硬件结构的优化和自组织，提高对外部恶劣电磁环境的适应性，即基于仿生机制和模型的全新防护技术。

1.智能电磁防护材料的研究进展

智能电磁防护材料是新近发展起来的一类新型电磁防护材料，是一种具有感知功能、信息处理功能、自我指令并对信号作出最佳响应功能的材料系统或结构。智能材料的问世，标志并宣告了第五代新材料的诞生。在电磁环境日益恶化及电磁防护技术日益受到重视的今天，智能电磁防护材料的研究已受到各国的高度重视。

目前，这种新兴的智能材料和结构已在军事和航天领域得到了越来越广泛的应用。同时，这种根据环境变化调节自身结构和性能，并对环境作出最佳响应的概念，也为电磁防护材料和结构的设计，提供了一个崭新的思路，使智能电磁防护的实现成为可能。

2.短波通信系统的电磁防护

2.1 电磁防护的定义

电磁防护是为了抵御敌方对我方所实施的电磁攻击，保证我方电子设备效能完整所采取的措施和行动。实施电磁防护的主要做法：一是，反电子侦查。防比我方信息系统的电磁信号被敌方获取，或使敌方无法从我方获得有用信息。二是，抗电磁干扰。采取各种技术手段，最大限度的削弱、消除敌方对我方的电磁攻击，保证我方通信设备运行畅通。三是防病毒污染。防比计算机病毒导致的计算机系统瘫痪。本文主要研究的是抗电磁干扰技术。

2.2 电磁防护的新方法

电磁脉冲武器攻击成功的关键是“祸合”。电磁脉冲武器通过将电磁脉冲祸合到攻击目标，才可对其进行有效破坏。通常情况下，最基本也是最重要的防电磁干扰手段是接地，通过接地的方式将电子设备与大地相连，从而建立起一条低阻抗的路径，进而可有效避免外界电磁场影响。除此之外，还有以下几种电磁防护方法：

（1）合理配置线路、设立屏蔽。合理配置线路是实施电磁防护的重要手段。在建设固定台站时，不同电平的线路分开敷设、元器件和电路问连线简短、关键元件电路加屏蔽等措施。

（2）合理设计电缆。首先需要注意固定台站的电缆终端电路设计的合理性，同时还要考虑到抗电磁脉冲武器的攻击能力。通常情况下，采用双层屏蔽电缆，而且注意电缆入口处的屏蔽和隔离。

（3）合理设置电路。在无法屏蔽电磁脉冲时，可通过阻比电磁脉冲的感应电流、感应电压传输的方式。同时还应根据屏蔽腔内的响应频率设计合适的电路响应频率。

（4）合理选用元器件。一般情况下，电子元器件的集成度越高，其被电磁脉冲武器毁坏的几率就越大。因而我们需要从软硬件方面提升电子装备的抗干扰能力。从硬件角度，对元器件进行电磁加固；从软件角度，可通过纠错技术、冗余技术、容错技术以及数字滤波等方式，提高其防护性能。

（5）通过新技术、新材料的非金属的接入，对于增强抗电磁干扰有着重大作用。比如，在信息传输方面，用光纤替代传统铜缆的方式，可避免核电磁脉冲冲击引发的击穿现象，保证正常工作。

（6）通过灵敏器件，在保护目标周围建立电磁能量吸收装置的方式，提前将电磁脉冲吸收并接地，从而避免攻击。

3.防护技术

强电磁防护技术由电磁兼容手段发展而来，传统的防护方法已日趋成熟，主要有屏蔽、限幅、接地及滤波等，下面介绍强电磁防护技术研究的发展前沿与研究热点。

（1）电磁自适应防护技术。

在电磁故障诊断的基础上进行武器装备电磁自适应防护是强电磁防护的重要发展方向。除采用新材料、新结构对系统的复杂电磁环境进行调节和控制外，利用冗余、容错、标志和数字滤波等软件设计技术以及拦截、屏蔽、均压、分流、接地与滤波等硬件防护措施，在武器装备系统中预制电磁兼容与强电磁防护的软、硬件自适应手段，也能降低系统间的电磁十扰，增强抵抗高功率EMP的攻击能力。

（2）演化硬件技术。

演化硬件是指在硬件电路设计中引入演化计算，在可编程逻辑器件上通过对基本电路元器件进行演化而自动生成人工不可能设计出的电路结构。该概念自从1992年提出以来，便在国际上掀起了研究热潮，受到各国政府和众多学科科学家们的重视。1995年10月，在瑞士洛桑召开了第一次演化硬件国际研讨会，之后，每年都召开一次。日本、美国、英国和瑞士等成立了相应的研究中心，主要研究：基于演化硬件的自动化电子设计方法与技术，即离线演化或外演化技术；演化硬件的自修复和自主配置技术，即在线演化或内演化技术。演化硬件技术将成2020年后硬件设计的基本技术之一。演化硬件具有自我重配置和可进化的功能，为强电磁防护开辟了新的研究领域。

（3）微波固态加固技术。

微波固态加固主要指的是研制具有更强抗烧毁能力的接收放大器件，尤其是增强天线的抗烧毁能力。实现HPM加固包括低损耗及耐高温材料的选择、天线罩到天线的距离的增加，以及罩内能流密度降低等方法，以使电子系统的薄弱环节免受HPM损伤。依据EMP的藕合途径，分为前门加固和后门加固。前门加固主要是限制天线或传感器的藕合，降低入口有效面积；限制藕合能量传播到系统内部，减少入口和系统内部敏感组件间的藕合。后门加固最有效的方法是屏蔽，包括系统屏蔽、设备和组件屏蔽、电缆与接插件屏蔽，以及终端保护。这两种加固选择可以通过采用各种形式的滤波和级联限幅实现。

结束语

短波通信技术在各领域中有着极其重要的作用。由于短波通信具有安全性高、覆盖面积广以及经济性强等优点，使得在移动通信、卫星通信如此发达的今天，世界各国的军事领域、航海、航空等领域仍旧未放弃对短波通信技术的研究，从而不断推动着短波通信技术的快速发展。

参考文献：

[1]徐炜.杨晓静.金虎等.通信原理与系统[j].北京： 国防工业出版社，2012.

[2]董彬虹.李少谦.短波通信的现状及发展趋势[j].信息与电子工程，2007（02）