1.5 車輛系統內和系統間的電磁兼容性

對于裝甲車輛，“系統”這一術語指的是多個設備模塊和電路組合體，它們共同執行一個完整的功能。系統可以根據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，但是當考慮協同工作能力和相互干擾時，必須將系統擴展為機群、車族、艦隊或三者的協同組合。同樣，對于車輛設計者，發動機及其控制系統只是具有一定功能的子系統。但是從重要性角度來說，動力系統中的發動機及控制器是系統設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。從這個意義上來說，子系統可以是一個系統中的任何一個部件（或任何一組部件），具有一定的系統功能，或能夠使系統運轉。

由于各系統的結構特性、功能性能、作戰要求等差異很大，系統對電磁環境干擾效應具有不同程度或等級的抵抗能力。傳統的金屬車體的車輛對其內部設備和電纜具有一定的屏蔽能力。如今一些新型的復合結構材料被車輛使用，如果系統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計。有時復合材料對系統的響應并不總是很明顯，而且不易被量化，但風險是存在的，例如電連續性問題。如果在設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，許多設計錯誤是可以避免的。

隨著軍民融合技術的發展，特別是半導體技術的發展，民用和商用產品在器件和設備小型化、精致化和經濟性程度高等方面的優勢更加突出，這對其廣泛應用于軍用設備起到積極的推動作用。但是采用一些現成的商用產品（COTS），從電磁兼容的角度分析會進一步增大潛在易損性，因為這些設備通常不是為滿足軍用環境而設計和制造的。裝甲車輛平臺和系統要求具有較長的使用壽命，那么在使用周期內很可能出現老化問題，并需要進行很多次升級。需要關注的是每次升級都必須對電磁兼容性進行重新評估，由于半導體越來越敏感，電磁環境也逐漸變得惡劣，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”這一術語包含兩個方面的含義：它一方面描述了電氣或電子系統在運行時不干擾其他系統的能力，另一方面描述了這些系統在特定的電磁環境中可按預期運行的能力。因此，它與系統運行時所處的環境密切相關。系統內的電磁干擾多指較小單機電路板本體或部件分系統間所發生的干擾問題。系統間的電磁干擾多指兩大系統裝備或多個系統裝備接觸面間所發生的干擾問題。其研究的重點都是電磁環境特征對系統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在預定電磁環境中的生存能力和運行能力。

1.5.1 內部干擾

內部干擾是指車載電子設備內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生漏電而造成的干擾。

（2）晶振、CPU、數字器件產生的信號通過地線、電源和傳輸導線的阻抗互相耦合，或導線之間的互感造成的干擾。

（3）設備或系統內部某些元件發熱，特別是功率器件（如IGBT）影響元件本身或其他元件的穩定性造成的干擾。

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

（5）共用電源接通和斷開相當大的負載電流時，就會產生浪涌。產生強烈浪涌的主要用電負載是風扇、空調、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設備與外界的連接都可用接口來描述。通常將EUT設備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定到內部設計方針中，例如PCB或供電的接口要求和設計策略等，以確保部件在實際使用的環境中可以正常工作。

1.5.3 裝甲車輛系統內電磁干擾的特征

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

裝甲車輛內部電磁干擾特征主要包含以下幾個方面：

（1）部件分系統本身加電時所輻射的噪聲（RE）；

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

（4）部件分系統加電噪聲經導線外送的噪聲（CE）；

（5）帶有天線的部件和分系統，經天線感應耦合外來噪聲或經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，如車載電臺、定位導航等，其電磁兼容性（在某些項目中稱為RF兼容性）是系統性能的一個基本要素，連接有天線的分系統如果不能正確地接收預期的信號，會明顯地影響任務效能。為了達到兼容性的目標，需要在系統和分系統的協同工作能力方面進行研究，全面規劃接收和發射天線的位置，保證其通信功能。

1.5.4 裝甲車輛系統間電磁干擾的特征

在新時期軍事變革的推動下，電子信息技術廣泛應用于各類武器裝備之中，武器裝備已經明顯地呈現出信息化、智能化、網絡化的發展趨勢，未來戰爭將向“網絡中心戰”轉變，裝甲車輛專用的信息化設備的數量與密度也在逐步增加，如通信系統、北斗定位裝置、可視化系統、信息終端、控制系統等，這些設備的一個顯著特點是靈敏度非常高，對使用環境的電磁干擾非常敏感。裝甲車輛根據使用功能要求，將會搭載各種武器系統和信息化設備，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，兼容工作，因此必須首先考慮背景環境下系統間電磁干擾（主要針對車際間通信系統），如圖1-8所示。因系統間干擾問題多指各大系統裝備之間的帶內干擾問題，故以發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、相對位置規劃、發射/接收指向規劃。

所有設備都包含對外界環境和其他設備的能量發射，從而產生各種問題。在未來戰場的電磁環境中，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，使高技術戰場的電磁環境更加惡化，對電磁敏感設備的影響更加惡劣。軍用車輛應在功能和性能上能夠滿足作戰的需求外。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所示為車際間系統兼容性驗證示意。