系统级电磁环境效应试验设计与评估技术

一、为何系统级电磁环境效应试验设计很重要

首先说明电磁兼容性和电磁兼容性试验。电磁兼容性是基于对电磁发射的控制和电磁敏感的防护，实现军用装备的正常工作。通常电磁兼容性要求包括电磁发射要求和敏感要求，其中电磁发射应不超过极限值要求，电磁敏感应不低于极限值要求。电磁兼容问题非常复杂，混合了非常多的因素，即便是直流情况下，也有电场和磁场。随着系统复杂程度的增加，问题复杂性将呈指数形式上升。电磁发射和电磁敏感以场和波的形式存在于军用装备中，如同经络，所以随着系统复杂程度的增加，电磁兼容性问题的复杂性呈指数上升。一个产品的电磁兼容性是否达到要求，将通过测试进行验证。电磁兼容的问题和散射问题、隐身问题、天线问题的最大区别是它是近场和准近场问题，电磁兼容性试验是一种近场和准近场测试，测试传感器主要为探头和天线。如图是典型的电磁兼容性测试屏蔽室。

系统级是相对设备而言。我们知道设备电磁兼容性测试中被试品是单一设备或分系统，其设备构成、线缆数量、耦合关系相对简单。而系统级则包括了单实体系统和多实体系统，也包括无人机系统这类分布在地面和空中的系统。系统级层面电磁兼容性试验还需面对相对设备级复杂得多的线缆测试问题。更进一步，系统级电磁兼容性试验还要考虑对使用环境的适应性，包括舰面环境和编队环境等。为什么系统级电磁兼容性试验要考虑舰面适应性和编队及战场电磁环境适应性呢？因为研制总要求对装备提出的功能性能要求是适用于装备使用工况，所以对有舰载和编队使用要求的装备，在系统级电磁兼容性试验中就应考核此性能。不言而喻，如此复杂的试验，必须进行周密的设计。那么系统级电磁兼容性与战场电磁环境适应性之间是什么关系呢？为此下面介绍电磁兼容性相关基本概念。尤其是说明电磁发射和电磁敏感是被试品的固有属性。并因此电磁环境适应性、电磁环境效应、电磁兼容性、电磁干扰之间的五大关系。

二、与系统级电磁兼容性相关的基本概念

系统级电磁兼容性在GJB 72A中定义为：执行或保障某项工作任务的若干设备、分系统、专职人员及技术的组合。一个完整的系统除包括有关的设施、设备、分系统、器材和辅助设备外，还包括操作人员。GJB 1389是对系统级电磁兼容性的要求，而GJB 1389源自美军标的MIL-STD 464，即系统级电磁环境效应要求。2002年美军颁布的系统级电磁环境效应要求GJB1389A中，共有14项相关要求，包括我们熟知的系统内电磁兼容性（即自兼容）要求，和设备分系统电磁发射和电磁敏感要求。综上所述，严格讲要求就是要求（第一大关系：系统级电磁兼容性与系统级电磁环境效应的关系），除常规的设备分系统电磁发射和电磁敏感要求、系统内自兼容要求外，还包括战场电磁环境效应要求，如友方和敌方射频电磁环境效应要求，甚至包括威胁毁伤环境效应要求，如电磁脉冲效应要求等；防信息泄漏要求；防止被过早发现的电磁发射控制要求；频谱兼容要求等。2010年，美军标又将MIL-STD 464更新为C版，其中有两项变化值得关注，一是增加了高功率微波效应要求；二是将频谱兼容升级为电磁频谱支持要求。

这张图反映了电磁环境效应的发展沿革：从以地面作战为主的常规电磁频谱管理，发展到以全球作战为目的、考虑雷电和电磁脉冲等效应的初期电磁环境效应，到将电磁作为具有杀伤力武器，考虑射频辐射对军械、燃油、人员伤害，以及对电磁易损性和电子战进行充分防护的新电磁环境效应。可以看出，电磁环境效应已成为制电磁权的重要手段。

那么电磁环境效应与电磁环境适应性之间是什么关系呢（第二大关系：系统级电磁环境效应与电磁环境适应性的关系）？美军标将电磁环境效应、频谱支持作为装备对自然环境和非对抗战场敌我电磁环境适应能力，视其为生存的前提和作战的基础。将对抗作为装备对电子对抗环境适应的能力，视其电子攻防的手段。我认为，电磁环境适应性应由两部分组成：一是自然环境和非对抗战场敌我电磁环境适应性，这是装备生存前提和作战基础；二是电子对抗环境适应性，这是电子攻防手段。如下图所示：

我认为，电磁环境效应和电磁频谱支持确保装备具有“强健的体魄”，电子/光电对抗等使装备具有“过人的技能”。可以用如下比喻说明两者的相互支撑作用：当A、B两人对抗博弈时，如果A具有强健的体魄，B相对A十分弱小，则A与B博弈时强健的A将具有明显的优势，但如果弱小的B具有A不具备的的过人技能，B也可以取胜。但是，如果A既有强健的体魄又有过人的技能，即便B