1.5 车辆系统内和系统间的电磁兼容性

对于装甲车辆，“系统”这一术语指的是多个设备模块和电路组合体，它们共同执行一个完整的功能。系统可以根据功能需求分为不同级别，一辆完整的坦克装甲车辆或地面移动平台可以视为一个系统，但是当考虑协同工作能力和相互干扰时，必须将系统扩展为机群、车族、舰队或三者的协同组合。同样，对于车辆设计者，发动机及其控制系统只是具有一定功能的子系统。但是从重要性角度来说，动力系统中的发动机及控制器是系统设计和分析过程中的主要研究对象，也可考虑将该主要部件视为一个系统。从这个意义上来说，子系统可以是一个系统中的任何一个部件（或任何一组部件），具有一定的系统功能，或能够使系统运转。

由于各系统的结构特性、功能性能、作战要求等差异很大，系统对电磁环境干扰效应具有不同程度或等级的抵抗能力。传统的金属车体的车辆对其内部设备和电缆具有一定的屏蔽能力。如今一些新型的复合结构材料被车辆使用，如果系统全部或部分采用这类新材料，为了避免电磁兼容性问题，需要认真地分析和设计。有时复合材料对系统的响应并不总是很明显，而且不易被量化，但风险是存在的，例如电连续性问题。如果在设计过程的早期就对特殊要求进行评估并对操作约束条件进行研究，许多设计错误是可以避免的。

随着军民融合技术的发展，特别是半导体技术的发展，民用和商用产品在器件和设备小型化、精致化和经济性程度高等方面的优势更加突出，这对其广泛应用于军用设备起到积极的推动作用。但是采用一些现成的商用产品（COTS），从电磁兼容的角度分析会进一步增大潜在易损性，因为这些设备通常不是为满足军用环境而设计和制造的。装甲车辆平台和系统要求具有较长的使用寿命，那么在使用周期内很可能出现老化问题，并需要进行很多次升级。需要关注的是每次升级都必须对电磁兼容性进行重新评估，由于半导体越来越敏感，电磁环境也逐渐变得恶劣，所以升级工作也变得越来越困难。

正如电磁兼容的定义，电磁干扰受到所采取的电磁兼容策略的控制。“电磁兼容”这一术语包含两个方面的含义：它一方面描述了电气或电子系统在运行时不干扰其他系统的能力，另一方面描述了这些系统在特定的电磁环境中可按预期运行的能力。因此，它与系统运行时所处的环境密切相关。系统内的电磁干扰多指较小单机电路板本体或部件分系统间所发生的干扰问题。系统间的电磁干扰多指两大系统装备或多个系统装备接触面间所发生的干扰问题。其研究的重点都是电磁环境特征对系统或装备的作用机理及能量耦合途径，其研究目的都是提高系统在预定电磁环境中的生存能力和运行能力。

1.5.1 内部干扰

内部干扰是指车载电子设备内部各模块元件之间的相互干扰，具体包括：

（1）电源、变频器等工作电源通过线路的分布电容和绝缘电阻产生漏电而造成的干扰。

（2）晶振、CPU、数字器件产生的信号通过地线、电源和传输导线的阻抗互相耦合，或导线之间的互感造成的干扰。

（3）设备或系统内部某些元件发热，特别是功率器件（如IGBT）影响元件本身或其他元件的稳定性造成的干扰。

（4）大功率和高电压部件产生的磁场、电场通过耦合影响其他部件造成的干扰。例如，车辆电源系统相关的电磁干扰源——纹波和谐波——的产生源是直流发电机、交流发电机、整流器、逆变器和电动机。

（5）共用电源接通和断开相当大的负载电流时，就会产生浪涌。产生强烈浪涌的主要用电负载是风扇、空调、起动电动机。浪涌通常具有比瞬变干扰更高的能量水平。

1.5.2 电磁匹配接口

所有的EUT设备与外界的连接都可用接口来描述。通常将EUT设备EMC接口分为4类：接地、电源、信号和机械（图1-7），然后将这些接口要求以文件形式规定到内部设计方针中，例如PCB或供电的接口要求和设计策略等，以确保部件在实际使用的环境中可以正常工作。

1.5.3 装甲车辆系统内电磁干扰的特征

在装甲车辆系统内，由部件、分系统或其他系统产生的电磁干扰必须不降低总的系统效能，保证分系统和设备能够与要求协同工作的其他系统实现全部的性能是基本要求。尽管电子设备的电路内会出现操作级电磁干扰，但是系统干扰可能由单独设计和制造的部件相连而成，设计已经超出电路控制范围。因此，部件和整个系统的电磁兼容设计必须考虑部件或功能之间的输出/输入相互作用，必须把整个系统及其安装作为设计起点来适应电磁危害。

装甲车辆内部电磁干扰特征主要包含以下几个方面：

（1）部件分系统本身加电时所辐射的噪声（RE）；

（2）部件分系统加电衍生噪声经电源线耦合，对邻近互联部件造成干扰或使其工作失效（CS）；

（3）通过空间传播的噪声场强对周边部件分系统造成干扰或使其工作失效（RS）；

（4）部件分系统加电噪声经导线外送的噪声（CE）；

（5）带有天线的部件和分系统，经天线感应耦合外来噪声或经天线本身辐射噪声造成单机本身工作失效或周边部件工作失效（RS、CS）。

特别要指出的是，对于连接有天线的分系统，如车载电台、定位导航等，其电磁兼容性（在某些项目中称为RF兼容性）是系统性能的一个基本要素，连接有天线的分系统如果不能正确地接收预期的信号，会明显地影响任务效能。为了达到兼容性的目标，需要在系统和分系统的协同工作能力方面进行研究，全面规划接收和发射天线的位置，保证其通信功能。

1.5.4 装甲车辆系统间电磁干扰的特征

在新时期军事变革的推动下，电子信息技术广泛应用于各类武器装备之中，武器装备已经明显地呈现出信息化、智能化、网络化的发展趋势，未来战争将向“网络中心战”转变，装甲车辆专用的信息化设备的数量与密度也在逐步增加，如通信系统、北斗定位装置、可视化系统、信息终端、控制系统等，这些设备的一个显著特点是灵敏度非常高，对使用环境的电磁干扰非常敏感。装甲车辆根据使用功能要求，将会搭载各种武器系统和信息化设备，以便能够在车际间以及与其他军兵种的武器装备互通互联，兼容工作，因此必须首先考虑背景环境下系统间电磁干扰（主要针对车际间通信系统），如图1-8所示。因系统间干扰问题多指各大系统装备之间的带内干扰问题，故以发射与接收界面间问题为主，所需考虑的控制问题从以下四大要素入手：频率管理分配、工作时间分配、相对位置规划、发射/接收指向规划。

所有设备都包含对外界环境和其他设备的能量发射，从而产生各种问题。在未来战场的电磁环境中，各种军用电磁辐射体如雷达、无线通信电台等辐射源的功率越来越大，数量成倍增加，频谱越来越宽，尤其是高功率微波武器、电磁脉冲弹和超宽带武器的出现，使高技术战场的电磁环境更加恶化，对电磁敏感设备的影响更加恶劣。军用车辆应在功能和性能上能够满足作战的需求外。机动的特性和灵活的承载能力决定了军用车辆在各种电磁环境条件下，不仅需要安全可靠地工作，还需要具备抵抗外部各种恶劣的强电磁干扰的能力。图1-9所示为车际间系统兼容性验证示意。