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《安全與電磁兼容雜志》2016年第3期

國內的電磁兼容性標準研究和編制起步較晚，很多電磁兼容專業的標準在編制中不同程度參照和借鑒了國外相應的標準規范。但面對復雜的電子系統和多樣的電磁環境效應，為確保系統的電磁兼容性能，就要從電磁環境適應性和系統內接口控制等方面開展分析、設計和驗證工作。因此，需要相應的手冊、指南、要求和方法等多種標準規范相互配套和支撐，從而使系統電磁干擾問題能得到分層控制和逐級驗證。在國外系統級電磁兼容標準規范中，美國軍用標準MIL-STD-464對系統電磁環境效應的要求是比較有代表性的。美國國防部為確保這類核心標準相關技術要求和驗證方法的落實，除專門配套編制了多個測試規程（TOP）和規范外，還通過引用國際自動機工程師協會（SAE）、北大西洋公約組織（NATO）、美國國家標準學會（ANSI）以及美國電信和信息管理局（NTIA）等多個方面的電磁兼容專業標準，使其在電磁環境效應的分析、控制和驗證方面具有更好的覆蓋性和可操作性。基于MIL-STD-464的要求，以航天器系統電磁兼容性工作為例，后文從系統內電磁兼容性、外部電磁環境條件、雷電效應、電磁脈沖效應、靜電充電控制、電磁輻射危害和影響及電磁頻譜兼容性等方面，簡要說明了相關要求的標準規范配套和協調概況，可看出在具體實施層面，已建立了較為完備的系統電磁兼容性驗證和保障體系。

1系統內電磁兼容性

影響系統內電磁兼容的主要因素分別有敏感設備（如接收機等）的抗擾特性、有意和無意發射信號的電磁干擾特性以及干擾源和敏感設備組合工作時的電磁兼容性能。通用的驗證方法可以分別參照TOP-1-2-511《系統電磁環境效應試驗方法》的附錄A、K和L實施。航天器系統電磁兼容標準中，將敏感接收機抗擾特性又細化為射頻前端裕度驗證和基帶裕度驗證，并根據航天器的特點，增加了微放電（二次電子倍增）等效應的驗證要求和方法。配套標準和規范采用：a）TOP-1-2-511附錄A，接收機敏感特性驗證方法；b）TOP-1-2-511附錄K，系統電場發射驗證方法；c）TOP-1-2-511附錄L，系統內干擾源和敏感設備兼容性驗證方法；d）ECSS-E-20-01，微放電效應設計和測試方法。

2外部電磁環境條件

電子系統所處的電磁環境是系統級分析、設計和驗證的依據。MIL-STD-464中分別給出了海軍艦船甲板上和發射機主波束內、航天系統、地面系統、旋翼飛機和固定翼飛機以及軍械等系統的最嚴酷電磁環境包絡。各類系統典型的電磁環境數據在受控的美軍手冊（MIL-HDBK-235）中。另外，針對海軍直流磁場、陸軍坦克車輛、飛機外部和航天系統在發射場及空間軌道的特殊電磁環境，分別在下列標準規范中有相應說明。a）MIL-HDBK-235-2C/-3C/-4C/-5C/-6/-7/-8/-9/-10，美海軍水面艦船、宇航系統、地面系統、旋翼飛機、固定翼飛機、軍械、高功率微波系統、其它類型艦船和潛艇等工作時的典型電磁環境電平；b）DOD-STD-1399-70-1，艦船系統直流磁場環境；c）ATPD-2407，陸軍坦克和車輛系統的電磁環境；d）ADS-37A-PRF，飛機電磁環境效應性能和驗證要求；e）AIAA-S-121，宇航設備和系統電磁兼容性要求；f）TOP-1-2-511附錄B，外部射頻電磁環境驗證方法。

3雷電效應雷電效應的典型要求

在MIL-STD-464中有說明。考慮雷電的直接效應和間接效應，在TOP-1-2-511的附錄C和N中給出了驗證方法。因為大型系統進行雷電效應實測涉及場地、成本等多種因素，歐洲航天局（ESA）針對常見的運載火箭在發射塔架上的雷電效應影響進行了系統級分析，在ECSS-E-HB-20-07手冊中給出了分析模型和仿真過程介紹，使得系統級雷電效應試驗通過對整系統的逐級分析，最終可以在某些關鍵點進行針對性的傳導敏感度試驗（考慮了仿真分析的偏差），可有效控制試驗成本，提升驗證的針對性。a）SAEARP5412，飛機雷電環境及相關測試波形；b）SAEARP5414，飛機雷電分區；c）SAEARP5577，飛機雷電直接效應驗證；d）ECSS-E-HB-20-07，宇航工程電磁兼容性手冊5.3.1.5節；e）TOP-1-2-511附錄C，近場雷電效應（NSL）驗證方法；f）TOP-1-2-511附錄N，直接雷電效應（DSL）驗證方法。

4電磁脈沖（EMP）效應

電磁脈沖的要求在MIL-STD-464和MIL-STD-2169中有相關說明。針對不同電磁脈沖特性的驗證和測試，分別在TOP-1-2-511、TOP-1-2-620和TOP-1-2-622中規定了通用方法。為確保軍用飛機和艦船對HEMP防護設計和驗證工作的落實，又配套了受控的指導標準。a）MIL-STD-2169，高空電磁脈沖環境；b）MIL-STD-188-125-1/-2，地面執行關鍵和緊急任務的C4I設施對高空電磁脈沖的防護要求；c）TOP-1-2-511附錄D，電磁脈沖驗證方法；d）TOP-1-2-620，高空電磁脈沖（HEMP）測試；e）TOP-1-2-622，垂直電磁脈沖（VEMP）測試；f）MIL-STD-3023，軍用飛機高空電磁脈沖防護；g）MIL-STD-4023，軍用水面艦船高空電磁脈沖防護。

5靜電充電控制

根據產生機理和所對應的電子系統，靜電可分為人體靜電、直升機旋翼產生的靜電、飛行器高速與大氣摩擦產生的沉積靜電和航天器在空間因帶電粒子環境構成的航天器表面帶電和內帶電等。針對不同靜電起因和對象，分別有如下相應的充電控制、驗證標準和規范。a）ANSI/ESD20.20，電子和電氣部件、組件和設備靜電控制與防護；b）MIL-STD-1541，航天器系統電磁兼容性要求；c）NASATP2361，航天器充電效應的評估和控制設計指南；d）TOP-1-2-511附錄E，直升機靜電放電（HESD）驗證方法；e）TOP-1-2-511附錄M，人體靜電放電（PESD）驗證方法；f）JOTP-062，對軍械的PESD和HESD驗證要求；g）TOP-1-2-511附錄F，沉積靜電驗證方法；h）MIL-STD-331F組及附錄F，電、磁影響及其測試項目；i）AECTP-500第8部分，電磁環境效應測試和驗證。

6電磁輻射危害和影響

電磁輻射對人員、軍械和燃油等會有安全性方面的影響，應依據相關標準規范。對其危害和影響進行控制和驗證。a）DOD6055.11，保護軍事人員免受射頻輻射和軍用激光危害；b）IEEE-C95.1，電磁場對人員暴露輻射的安全限值；c）MIL-STD-1576，航天器系統電爆分系統安全性要求和測試方法；d）MIL-HDBK-240，電磁輻射對軍械的影響測試指南；e）JOTP-061，電磁輻射對軍械危害（HERO）的安全性測試；f）TOP-3-2-616，電磁輻射對射頻發射設備的危害性測試；g）TOP-1-2-511附錄H，電磁輻射對軍械的影響驗證方法；h）TOP-1-2-511附錄G，電磁輻射對燃油的影響（HERF）驗證方法。

7電磁頻譜兼容性

電磁頻譜是一種共用資源，為確保電子系統兼容工作，需要對不同電子系統和設備所使用的頻譜進行規范和管控。這里不但需要電磁頻率管理規范和手冊，還包括分析指南和案例報告等文件，共同指導電磁頻譜兼容性工作的開展。a）美國電信和信息管理局，聯邦無線電頻譜管理法規及程序手冊；b）DODI4650.01，電磁頻譜的管理和使用；c）R-3046-AF，航天器系統頻譜和軌道選用與分析技術指南；d）MIL-STD-237，電磁環境效應和頻譜支持指南。復雜電子系統的電磁兼容性工作涉及多種電磁環境效應的技術要求、防護指南、分析方法、測試和試驗規程等專業技術內容。國外的系統級電磁兼容性標準通過多個行業專業規范的相對配套支撐，基本構成了一個覆蓋多種電磁環境效應控制的體系，使得系統級電磁兼容性工作開展有理論指導和工程可操作性。

8結語

隨著技術水平和能力的提升，我國的系統級電磁兼容性標準正在開展技術要求和測試方法的配套銜接工作。我國在系統級電磁兼容性標準化過程中，一方面要加強電磁兼容標準的配套研究，完善分析指南、防護設計手冊等前瞻性標準規范的編制，提升電磁兼容技術，發現潛在干擾，實施有效針對性防控；另一方面，要逐步建立跨平臺的軍民電磁兼容標準相互支撐的體系架構，使電磁兼容的國家標準、國家軍用標準和行業、專業標準配套互補，為國家經濟建設和國防發展提供更有力的專業技術支撐。

作者:安皓