通信车辆的电磁兼容问题分析
1 引言
如今通信车辆应用比较广泛，但通信车辆由于车体空间狭小且上装设备繁多，其电磁兼容特性十分突出。研究电磁兼容的主要目的就是要追求各系统的共存和不降级。根据通信车辆的特点，笔者认为搞清以下几个方面对提高整车的电磁兼容指标有实际的指导意义。
2 导线对导线的干扰
导线对导线的干扰是通信方舱中存在最普遍、作用最强烈的干扰，各系统、各组别的电缆捆扎在一起为这种干扰提供了条件。根据通信车辆的结构特点，分析、研究电磁干扰的机理，应用近场理论将电容性（电场）干扰和电感性（磁场）干扰分开来研究会更接近产品的实际。
2.l 电容性干扰
两条并行导线，若导线l为干扰源，电压为v1,导线2为被干扰的电路，则产生于导线2与公共地之间的干扰电压可表示为：
式中：ω为干扰源的信号频率；r为受干扰电路的阻抗；c12为两导线之间的干扰电容。
这是导线对导线干扰的一个重要公式，它说明了电容性干扰电压与各参数之间的关系。正比于干扰源的信号频率、受干扰电路的阻抗r、导线1与导线2之间的干扰电容及干扰源电压.
对通信车辆来说干扰源的电压与频率是无法改变的， 只有通过减小导线1与导线2间的干扰电容和降低受干扰对象的输入阻抗r来减小干扰电压。而输入阻抗是各系统自身固有的特性，是一成不变的。因此，只有一个可以控制的参数，即干扰电容。干扰电容是面积与距离的函数，因此，减小干扰电容的方法很多，譬如：缩短连接导线的长度、适当安排导线问的位置或利用屏蔽技术、或使两导线间距尽量大等等。若两导线之间距离加大、连接导线缩短，的实际值会减小，由此可以降低导线2上感应到的干扰电压。
从公式（l）中可以看出，电容性干扰是客观存在的，但它可以量化，可以在一定程度上加以控制。
通过以上关系式看出二干扰情况与频率、磁通密度、封闭回路所包围的面积、两电路之间的互感量成正比。因此，通信车辆完全可以通过控制封闭回路所包围的面积、两电路之间的互感量来改善电磁环境提高整车的电磁兼容性指标。
2.2 电感性干扰
对于两条并行导线，电流，在封闭的回路中流动时，将会产生磁通,磁通的大小取决于电流i和电感l的大小，即：
当电流在第一条导线中流动时，会在第二条导线上产生磁通，故两条导线问的互感量定义为：
式中：为导线1的电流在导线2上产生的磁通。
结合式（2）和（3）可以看出：电感越大磁通越大，磁通越大两条导线间的互感量也越大。
由法拉第定律可知，磁通密度为 的磁场在面积为a的闭合回路中感应的电压为：
两电路之间电感性干扰的基本方程式如式（5）、（6）所示。
如果封闭回路为静止，磁通密度随时间作正弦变化，但在闭合回路面积上是常数，上式可化简为：
此关系式也可用两电路间的互感量m表示：
式中：m为两电路之间的互感量；为干扰电路上的电流。
通过以上关系式看出：干扰情况与频率、磁通密度、封闭回路所包围的面积、两电路之间的互感量成正比。因此，通信车辆完全可以通过控制封闭回路所包围的面积、两电路之间的互感量未改善电磁环境提高整车的电磁兼容性指标。
3 接地与接地阻抗引起的干扰
屏蔽与接地是抑制干扰的重要手段，在通信车辆中得到了广泛应用。通信车辆中所用电子设备绝大多数都是依靠自身的外壳与车体实现屏蔽接地，同时也利用车体与电源负极连接形成回路。由于接地点的不同，设备与车体之间产生一定的地电流。当某一设备向地回路中注入电流时，该电流会在导体内外产生电磁场，并在另一设备的电路中形成一定的干扰电压，从而在设备之间形成传导电磁干扰。两个设备之间通过公共地阻抗藕合引起传导干扰，不同工作方式的敏感设备系统对共地藕合干扰有两种不同的响应形式。
a.如果信号的传输和敏感设备系统的对地阻抗是对称的，共地干扰电压表现为敏感设备系统输入端的共模电压。敏感设备系统必须具有较高的共模抑制效果才能不受共地干扰电压的影响。
b.如果信号的传输和敏感设备系统地对地阻抗是不对称的，则共地干扰电压会部分的转化为接收系统输入端的差模电压，直接迭加在系统的差模信号上。此时敏感设备系统必须具有很高的对地阻抗或采用隔离变压器等技术才能有效的抑制共地干扰电压的影响。
计算机不正常复位或死机一类的故障在原装备的通信车辆中经常发生，这些故障往往在发动机启动、发电机或大功率负载开启、电磁铁或电磁阀动作过程中发生。由于计算机本身已经进行了电磁兼容处理，干扰信号往往不是从电源端进入，而是从地线拾取干扰。用图l可说明计算机系统受干扰的原理。由于通信车辆的车体和接地搭接存在电阻，计算机系统与大负载之间有明显的共阻祸合，这是其一；其二是传感器的地电位与计算机的地电位不同，存在电位差，设蓄：电池处电压为零电位，分别为各个部件的接：地点电位，当电位差达到作用阈值时计算机或处理电路输出 l执行信号，产生误动作；原因三，地电流有较高的尖峰毛刺，在地上尖峰毛刺的作用下，计算机很可能不正常复位或死机。
在电磁兼容研究中，良好接地的目的一方面是尽量降低若干电路共用的接地阻抗所产生的干扰电压，另一方面是避免产生不必要的接地环路，以免感应外来磁场的干扰或者造成不同接地点而产生干扰电位差。分析证明，工作频率高于1mhz或导线长度超过工作信号波长的l/20时，必须采用多点接地的方式，才能保证接地的实质效果。解决工作频率高于1mhz电路干扰的另一个难点是线路的干扰电容很容易形成接地环路。在通信车辆中目前工作频率高于1mhz的电路和系统很多，可以说，凡是应用计算机技术的系统都属于这一范畴。
最实用的低频接地方法是综合串联单点接地和并联单点接地的优点，使总的接地效果满足低干扰指标并避免过于复杂的连线要求。综合的方法是：以能量、功率的大小分类，使不同能量、功率的信号与不同干扰强度的电路的接地点不在同一点。多个低功率或低能量的电路可以共用同一个接地点，而其他较高功率的电路必须使用其他的接地点。
4 天线互招效应
天线作为通信电子设备中电磁能量的发射和接收端口最有可能形成相互的辐射干扰，即天线能量的相互藕合。天线互藕的强弱也就表征了天线相互干扰的强弱。天线的互耦可分为两类：多个独立天线之间的互藕；阵列天线系统内不同辐射元间的互祸。通信车上不同功能天线之间的互祸问题是属于独立天线之间的互祸问题。采取增大天线之间的间距是降低互藕的有效措施。但是，通信车顶的空间是有限的，无法使互藕影响降低到允许的范围之内，只有通过合理地设计天线布局，使互藕影响减到最小。
天线的互耦效应直接影响到天线性能和电参数的改变，如辐射方向图失真、主波束方向发生偏移、信噪比下降、电流分布变化、输入阻抗和增益发生变化。
5 电磁屏蔽机箱
屏蔽是利用屏蔽体来阻挡或减小电磁能量传输的一种技术。理论上封闭的理想金属体可以接近100%地封闭电磁场，使封闭区内的电磁场不外泄，外部的电磁场不进入。而现实中要做到这一点是很难的。屏蔽与接地的关系相当密切，一般来说，作为屏蔽用的金属物件都必须接地。
屏蔽的好坏用屏蔽效能距来衡量。屏蔽效能是指空间某点上未加屏蔽时的电场强度e0（或磁场强度h0）与加屏蔽后该点的电场强度e1（或磁场强度h1）的比值，表示为：
屏蔽效能距的单位用db表示，可写为：
在研究抗电磁干扰中，电磁屏蔽措施是抑制电磁辐射和信息泄漏和预防电磁干扰的重要技术措施之一，目前为了防止敏感设备受到干扰和电磁泄漏产生干扰主要采用电磁屏蔽机箱，其设计显得尤为重要。而就目前通信车所用机箱现状看，在电磁屏蔽方面的考虑较少，机箱在人们眼里仅仅是一个罩在设备外的盒子,其外型由设计者的喜好随意设计，且根据需要在机壳上随意开孔，造成了不必要的电磁泄霉。
6 电磁屏蔽方舱
近年来，我国在研型号的先进武器装备，尤其是导弹武器系统，普遍应用较高性能的电磁屏蔽方舱，且技术指标呈不断上升趋势。虽然我国电磁屏蔽方舱经历了近30年的发展，达到了一定的水平。但是，我国电磁屏蔽方舱在技术、性能和产品应用上，与世界发达国家还存在着一定的差距。
随着通信车所处电磁环境的不断恶化，采用高性能的电磁屏蔽方舱已是大势所趋，因此研制高性能的电磁屏蔽方舱是减少外界电磁干扰的关键所在。
7 结语
通信车综合化、系统化、集成化的发展，系统之间的相互干扰以及外部复杂电磁环境的影响，使各系统的性能不能充分发挥甚至不能正常工作的问题变得十分突出。干扰无法被完全消除，但可减弱，使其不至于影响各个系统的正常使用或不明显地降低战技指标，此时即可认为相互没有形成干扰。
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如今通信车辆应用比较广泛，但通信车辆由于车体空间狭小且上装设备繁多，其电磁兼容特性十分突出。研究电磁兼容的主要目的就是要追求各系统的共存和不降级。根据通信车辆的特点，笔者认为搞清以下几个方面对提高整车的电磁兼容指标有实际的指导意义。
2 导线对导线的干扰
导线对导线的干扰是通信方舱中存在最普遍、作用最强烈的干扰，各系统、各组别的电缆捆扎在一起为这种干扰提供了条件。根据通信车辆的结构特点，分析、研究电磁干扰的机理，应用近场理论将电容性（电场）干扰和电感性（磁场）干扰分开来研究会更接近产品的实际。
2.l 电容性干扰
两条并行导线，若导线l为干扰源，电压为v1,导线2为被干扰的电路，则产生于导线2与公共地之间的干扰电压可表示为：
式中：ω为干扰源的信号频率；r为受干扰电路的阻抗；c12为两导线之间的干扰电容。
这是导线对导线干扰的一个重要公式，它说明了电容性干扰电压与各参数之间的关系。正比于干扰源的信号频率、受干扰电路的阻抗r、导线1与导线2之间的干扰电容及干扰源电压.
对通信车辆来说干扰源的电压与频率是无法改变的， 只有通过减小导线1与导线2间的干扰电容和降低受干扰对象的输入阻抗r来减小干扰电压。而输入阻抗是各系统自身固有的特性，是一成不变的。因此，只有一个可以控制的参数，即干扰电容。干扰电容是面积与距离的函数，因此，减小干扰电容的方法很多，譬如：缩短连接导线的长度、适当安排导线问的位置或利用屏蔽技术、或使两导线间距尽量大等等。若两导线之间距离加大、连接导线缩短，的实际值会减小，由此可以降低导线2上感应到的干扰电压。
从公式（l）中可以看出，电容性干扰是客观存在的，但它可以量化，可以在一定程度上加以控制。
通过以上关系式看出二干扰情况与频率、磁通密度、封闭回路所包围的面积、两电路之间的互感量成正比。因此，通信车辆完全可以通过控制封闭回路所包围的面积、两电路之间的互感量来改善电磁环境提高整车的电磁兼容性指标。
2.2 电感性干扰
对于两条并行导线，电流，在封闭的回路中流动时，将会产生磁通,磁通的大小取决于电流i和电感l的大小，即：
当电流在第一条导线中流动时，会在第二条导线上产生磁通，故两条导线问的互感量定义为：
式中：为导线1的电流在导线2上产生的磁通。
结合式（2）和（3）可以看出：电感越大磁通越大，磁通越大两条导线间的互感量也越大。
由法拉第定律可知，磁通密度为 的磁场在面积为a的闭合回路中感应的电压为：
两电路之间电感性干扰的基本方程式如式（5）、（6）所示。
如果封闭回路为静止，磁通密度随时间作正弦变化，但在闭合回路面积上是常数，上式可化简为：
此关系式也可用两电路间的互感量m表示：
式中：m为两电路之间的互感量；为干扰电路上的电流。
通过以上关系式看出：干扰情况与频率、磁通密度、封闭回路所包围的面积、两电路之间的互感量成正比。因此，通信车辆完全可以通过控制封闭回路所包围的面积、两电路之间的互感量未改善电磁环境提高整车的电磁兼容性指标。
3 接地与接地阻抗引起的干扰
屏蔽与接地是抑制干扰的重要手段，在通信车辆中得到了广泛应用。通信车辆中所用电子设备绝大多数都是依靠自身的外壳与车体实现屏蔽接地，同时也利用车体与电源负极连接形成回路。由于接地点的不同，设备与车体之间产生一定的地电流。当某一设备向地回路中注入电流时，该电流会在导体内外产生电磁场，并在另一设备的电路中形成一定的干扰电压，从而在设备之间形成传导电磁干扰。两个设备之间通过公共地阻抗藕合引起传导干扰，不同工作方式的敏感设备系统对共地藕合干扰有两种不同的响应形式。
a.如果信号的传输和敏感设备系统的对地阻抗是对称的，共地干扰电压表现为敏感设备系统输入端的共模电压。敏感设备系统必须具有较高的共模抑制效果才能不受共地干扰电压的影响。
b.如果信号的传输和敏感设备系统地对地阻抗是不对称的，则共地干扰电压会部分的转化为接收系统输入端的差模电压，直接迭加在系统的差模信号上。此时敏感设备系统必须具有很高的对地阻抗或采用隔离变压器等技术才能有效的抑制共地干扰电压的影响。
计算机不正常复位或死机一类的故障在原装备的通信车辆中经常发生，这些故障往往在发动机启动、发电机或大功率负载开启、电磁铁或电磁阀动作过程中发生。由于计算机本身已经进行了电磁兼容处理，干扰信号往往不是从电源端进入，而是从地线拾取干扰。用图l可说明计算机系统受干扰的原理。由于通信车辆的车体和接地搭接存在电阻，计算机系统与大负载之间有明显的共阻祸合，这是其一；其二是传感器的地电位与计算机的地电位不同，存在电位差，设蓄：电池处电压为零电位，分别为各个部件的接：地点电位，当电位差达到作用阈值时计算机或处理电路输出 l执行信号，产生误动作；原因三，地电流有较高的尖峰毛刺，在地上尖峰毛刺的作用下，计算机很可能不正常复位或死机。
在电磁兼容研究中，良好接地的目的一方面是尽量降低若干电路共用的接地阻抗所产生的干扰电压，另一方面是避免产生不必要的接地环路，以免感应外来磁场的干扰或者造成不同接地点而产生干扰电位差。分析证明，工作频率高于1mhz或导线长度超过工作信号波长的l/20时，必须采用多点接地的方式，才能保证接地的实质效果。解决工作频率高于1mhz电路干扰的另一个难点是线路的干扰电容很容易形成接地环路。在通信车辆中目前工作频率高于1mhz的电路和系统很多，可以说，凡是应用计算机技术的系统都属于这一范畴。
最实用的低频接地方法是综合串联单点接地和并联单点接地的优点，使总的接地效果满足低干扰指标并避免过于复杂的连线要求。综合的方法是：以能量、功率的大小分类，使不同能量、功率的信号与不同干扰强度的电路的接地点不在同一点。多个低功率或低能量的电路可以共用同一个接地点，而其他较高功率的电路必须使用其他的接地点。
4 天线互招效应
天线作为通信电子设备中电磁能量的发射和接收端口最有可能形成相互的辐射干扰，即天线能量的相互藕合。天线互藕的强弱也就表征了天线相互干扰的强弱。天线的互耦可分为两类：多个独立天线之间的互藕；阵列天线系统内不同辐射元间的互祸。通信车上不同功能天线之间的互祸问题是属于独立天线之间的互祸问题。采取增大天线之间的间距是降低互藕的有效措施。但是，通信车顶的空间是有限的，无法使互藕影响降低到允许的范围之内，只有通过合理地设计天线布局，使互藕影响减到最小。
天线的互耦效应直接影响到天线性能和电参数的改变，如辐射方向图失真、主波束方向发生偏移、信噪比下降、电流分布变化、输入阻抗和增益发生变化。
5 电磁屏蔽机箱
屏蔽是利用屏蔽体来阻挡或减小电磁能量传输的一种技术。理论上封闭的理想金属体可以接近100%地封闭电磁场，使封闭区内的电磁场不外泄，外部的电磁场不进入。而现实中要做到这一点是很难的。屏蔽与接地的关系相当密切，一般来说，作为屏蔽用的金属物件都必须接地。
屏蔽的好坏用屏蔽效能距来衡量。屏蔽效能是指空间某点上未加屏蔽时的电场强度e0（或磁场强度h0）与加屏蔽后该点的电场强度e1（或磁场强度h1）的比值，表示为：
屏蔽效能距的单位用db表示，可写为：
在研究抗电磁干扰中，电磁屏蔽措施是抑制电磁辐射和信息泄漏和预防电磁干扰的重要技术措施之一，目前为了防止敏感设备受到干扰和电磁泄漏产生干扰主要采用电磁屏蔽机箱，其设计显得尤为重要。而就目前通信车所用机箱现状看，在电磁屏蔽方面的考虑较少，机箱在人们眼里仅仅是一个罩在设备外的盒子,其外型由设计者的喜好随意设计，且根据需要在机壳上随意开孔，造成了不必要的电磁泄霉。
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近年来，我国在研型号的先进武器装备，尤其是导弹武器系统，普遍应用较高性能的电磁屏蔽方舱，且技术指标呈不断上升趋势。虽然我国电磁屏蔽方舱经历了近30年的发展，达到了一定的水平。但是，我国电磁屏蔽方舱在技术、性能和产品应用上，与世界发达国家还存在着一定的差距。
随着通信车所处电磁环境的不断恶化，采用高性能的电磁屏蔽方舱已是大势所趋，因此研制高性能的电磁屏蔽方舱是减少外界电磁干扰的关键所在。
7 结语
通信车综合化、系统化、集成化的发展，系统之间的相互干扰以及外部复杂电磁环境的影响，使各系统的性能不能充分发挥甚至不能正常工作的问题变得十分突出。干扰无法被完全消除，但可减弱，使其不至于影响各个系统的正常使用或不明显地降低战技指标，此时即可认为相互没有形成干扰。
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