复杂战场电磁环境对通信设备的影响及对策研究*

（海军士官学校 蚌埠 233012）

1 引言

复杂电磁环境主要是指在一定的作战时空内，人为电磁发射和多种电磁现象的总合。构成复杂电磁环境的主要因素有敌、我双方的电子对抗，各种武器装备所释放的高密度、高强度、多频谱的电磁波，民用电磁设备的辐射和自然界产生的电磁波等。信息化战争多是从电磁场拉开序幕。实施宽频域、多样式、多层次的电子干扰，是夺取制电磁权的基本手段［1］。

2 复杂电磁环境特征

2.1 种类上的多样性

由复杂电磁环境的定义可以看出，构成复杂电磁环境的因素包括敌我双方进行有意对抗干扰时释放的电磁波及电子设备产生的电磁能量，还有一种是放箔条的无源干扰，民用电磁辐射以及自然产生的电磁现象等［2］。

2.2 信号上的多样性

随着电子信息技术的飞速发展，各种雷达、通信等电子设备上使用了更加复杂的信号形式。在目前世界上的通信信号种类多达100种以上。各种复杂信号的使用增加了电磁环境的复杂性［3］。

2.3 空间上的交织性

交织性是指敌我双方相互争夺和使用的电磁空间里，双方的电磁信号都相互交织在一起，这种交织性是由于电磁频谱独特的物理特性所形成的。主要表现在电磁活动在空域上的纵横交叉、时域上的连续交错、频域上的密集重叠和能域上的强弱参差。

2.4 频谱上的重叠性

由于电子信息技术的飞速发展和电子信息装备的大量使用，战场上电磁信号所占频谱越占越宽，几乎覆盖了全部电子信号频段［4］。

2.5 能域上的不均性

由于电磁波在空间传播过程中受到各种传播因素的影响以及作战双方电磁攻击目标位置的不同，使得战场空间电磁能量很不均匀，有些地方能量集中，有些地方能量分散。［5］

3 复杂战场电磁环境对通信设备的影响

3.1 电磁干扰使通信设备生存能力面临极大挑战

强电磁脉冲能够通过前门和后门等各种途径耦合进入通信设备的内部，严重影响设备的工作，甚至会对其电路中的关键部件产生永久性的功能毁伤。强电磁脉冲影响通信设备的主要表现形式：导致传感器、接收机等敏感设备性能降低或失效；导致机电设备、电子电路、元器件的误操作，如告警设备的虚警等；烧毁或损伤设备内部的关键电子电路和元器件［6］。

3.2 信号密集度高导致通信信号联通困难

现在电磁环境信号异常密集。目前，美国一个师使用的电台数量多达数千部，数量如此巨大的通信装备将部署在一个狭小的区域内，再加上双方的电子对抗装备、民用通信设备以及其他电子设备，多种电磁信号密集交错，频谱的挤占、冲突异常激烈。通信设备信号的连通就不可避免挤占了通信通道，从而造成连通困难，影响了工作性能［7］。

3.3 信号样式繁杂导致通信信号识别困难

随着电子技术的飞速发展，各种新体制电台层出不穷，不仅有AM、FM、ASK、FSK、QPSK等传统的调制样式，还涌现出 OFDM、QAM、MSK、DS-SS、CDMA、TDMA等调制样式，面对如此繁杂的信号样式，识别信号将非常困难。由于电子设备运用的方式随进程的变化而不断变化，各种杂乱无章的电磁辐射将在空域上交错、时域上集中、频域上拥挤、能域上起伏，形成敌我混杂、动态交错、通联和干扰混叠的电磁态势，给识别信号判证带来新的难题［8］。

4 有效应对复杂战场电磁环境的方法措施

4.1 发展抗干扰通信技术

在日趋复杂的电磁环境下，如果想获得理想的通信效果，在努力提高设备通信能力的同时，也要在抗干扰技术上下功夫。当前，采用的抗干扰技术主要有以下几种。

一是跳频通信。跳频通信是利用频率不断变化以躲避敌方的侦察与干扰，是扩频通信的一种，抗干扰性能的好坏，取决于频率点的多少和变化的快慢。跳频通信技术是20世纪80年代以来出现的一种通信方式，最早用于美军电台。该技术主要用于短波和超短波频段，即使在通信的过程中，一两个正在使用的频率受到干扰，对整体的话音通信不会造成太大的影响。因此，跳频技术可以大大提高通信设备的有效通信能力［9］。

二是直接扩频通信。扩频通信技术，就是以隐蔽的方法使敌方通信对抗设备难以发现通信信号，并使窄带干扰效果大大降低，达到抗干扰的目的。这是近年来发展较为快速的一种通信技术，特别是在无线局域网中得到了广泛应用，现在已经渗透到了通信的方方面面，如卫星通信、移动通信、无线定位系统、全球个人通信等。一般情况下，传输信息使用的射频带宽是信息带宽的10至100倍以上［10］。

三是混合扩频（跳频/直扩）方式。混合扩频综合跳频通信与直接序列扩频通信的优点而避免其缺点，两者既可单独使用又可混合使用。

四是自适应技术。自适应技术采用自适应天线、自适应干扰抑制滤波器等方法，作为其他抗干扰措施的辅助手段。

4.2 提高通信设备的电磁兼容能力

通信设备的电磁兼容性（EMC）测试是目前考察通信设备在复杂电磁环境下通信抗干扰能力的技术指标之一。提高通信设备的电磁兼容能力主要应从以下几方面入手：

一是合理确定设备的接地方式，正确使用“一点接地”和“多点接地”。接地平面的一般要求：接地平面应是零电位；理想的接地平面应是零电阻的实体，电流经过时没有压降；接地平面与布线间有很大的分布电容，而平面本身的引线电感将很小；接地要求尽量降低多电路公共接地阻抗上所产生的干扰电压，同时避免形成不必要的回路。

二是在不同模块和信号系统之间加强物理隔离，避免模块间信号互相串扰［11］。

三是保持线路之间的屏蔽性，利用较好的屏蔽材料对能量幅度较大的线路进行裹覆，避免信号的泄露，或是利用电流的特性进行合适走线，从而抵消信号间的干扰。

4.3 优化通信设备的结构设计

随着电子技术、材料技术和组装技术的发展，通信设备的功能越来越多，设计要求也越来越高。纵观通信设备的总体发展趋势，主要是在模块化、小型化和实用性设计上在不断进步。

一是模块化设计。模块化设计已经是现在装（设）备设计的第一考虑要素。其最大特点就是接口标准化和模块互换性。它是按照标准化原理和系统工程原理及方法，采用顶层分析与底层需求相结合的设计方法，是一个自上而下的过程，合理划分模块、建立模块体系是其设计的关键［12］。

二是小型化设计。小型化设计已经是现在装（设）备设计的一个趋势。从几十斤笨重的电台到微型通信器材，都体现了人们追求小型化的需求，而且设备体积越小，越容易摆放，重量越轻，越容易携带。

三是实用性设计。实用性设计已经是现在装（设）备设计的根本所在。主要指功能上要突出重点，明确通信设备的首要使用要求。一款产品，不可能面面俱到，要在专、精上下功夫，这样设计出来的通信设备才能在越来越复杂的电磁环境下更好地发挥作用［13］。

5 结语

在战争中，无论是短兵相接还是隔空点穴，都是为了保存自己，消灭敌人。在通信领域就是为了保持自身通信畅通，致使敌人通信瘫痪；保护己方通信秘密，窃取敌方通信。因此需要采取各式各样的干扰、抗干扰措施，通过对敌通信信号的侦查捕捉，确定其作战方式、作战位置，甚至破译通信内容，窃取军事情报，直至达到作战目的。因此，对己方和敌方的战场电磁环境战场态势进行有效的分析评估，更好地掌握战场主动权，是必不可少的，也是势在必行的。本文只是进行了粗浅的探讨，不过可以相信在未来的战场上对战场环境的分析和评估将会越来越凸显其作用。