仓艳 曲学春 何建清 周建荣

总装备部汽车试验场

电磁环境是我们生活的这个世界的一部分，任何电子与电气设备在其开启或工作中产生的电磁波，可能会通过空间或电源线、信号线等进行辐射和传导，并对其它电子与电气设备产生电磁骚扰。随着我军信息化建设的步伐的不断加快，武器装备的电子信息化程度逐渐提高。军用车辆装备作为武器装备的地面机动平台，本身的电子电气水平和通信能力的提高，使得对电磁兼容（EMC）要求也越来越高。

1 军用车辆电磁干扰源分析

车内所使用的电子产品中有许多导线、线圈和带有触点的电器，都具有不同的电容和电感，而任何一个具有电感和电容的闭合回路都会形成振荡回路1。当电器设备工作产生火花时，就会产生高频振荡并以电磁波形式发射到空中，对车内及周围数百米范围内的电台及其它无线电装置的正常工作，产生不同程度的干扰。车辆产生的干扰不但会影响外界的电子电器设备的正常工作，而且会影响自身电子电器设备的正常工作，因此，电子环境干扰会对电子产品的性能产生不利的影响，甚至会导致其功能丧失。

1.1 发动机点火系统

军用车辆部分车型配备的是汽油发动机，其发动机点火系统是车辆主要的电磁干扰源，点火系统工作作期间会产生很强的电磁干扰信号。从电路原理来看，点火系统实际上是一个电感、电阻、电容、线圈组成的振荡电路。当初级电路被切断后，在初级电路所发生的是一种衰减振荡，初级线圈的最大电压一般为300～500V。在次级线圈中所感应的次级电压最大值一般为20000～30000V，因此，点火时在点火线圈刷围会产生强烈的电磁干扰。当次级电路开始击穿火花塞间隙时，存储于火化塞分电容中的能量迅速释放，在几微秒时间内放电结束，形成的电流非常大，可达几十安培。这一阶段的放电特征是次级电路的电压和电流形成陡峭的脉冲放电形式。这个放电脉冲不但通过点火线圈与火花塞间的高压线向外部形成电磁辐射，而且会沿着导线对其它电子、电器传导干扰信号。同时，在火花塞被击穿放电时，火花将形成0.15～1000Hz电磁波向周围辐射，对其它电子电气设备及上装信息设备形成强烈的电磁辐射干扰。

1.2 交流发电机

车载交流发电机产生的电磁干扰是感性负载干扰的重要组成部分。一方面，由于交流发电机采用炭刷与滑环将励磁电流引入转子线圈，在运转过程中，只要两者的接触状态稍有变化，就会产生电火花，形成电磁辐射干扰；另一方面，发电机负载和转速的变化会引起输出电压的变化，电压调节器则通过通断励磁绕组、调节励磁磁通来补偿其变动，这会在磁场线圈中引起频率、峰值不等的瞬变脉冲电压，如开关时间2ms，对应500Hz的频率，由傅里叶分析可知，其谐波频率将高达数千或上兆赫兹，产生射频干扰信号。另外，交流发电机在工作时突然卸载或在额定工作负载时突然与正在放电的蓄电池断开，会产生严重的瞬变电压。瞬变电压的幅值可达75～150V，衰减时间可持续100～200ms。这种瞬变过电压对车辆其它电子器件会产生相当大的冲击，导致设备工作异常或损坏。

1.3 电动机

车辆上所用的电机数量越来越多，如起动机、风扇电机、刮水器电机、暖风电机、空调电机、喷水电机、车窗电机、油泵电机和电动座椅电机等都属于永磁直流电动机。电机在运转过程中难免产生电火花，会对其它的设备产生电磁干扰，如刮水器电机在换极(换相)时对电路产生较强的电磁干扰。虽然这些电动机一般都有封闭金属外壳 的屏蔽罩 ，但由于缺乏针对性设计，不但发射辐射电磁干扰信号，而且通过电源线和搭铁线向外传导干扰信号。另外，电动机在工作切换或开关时会产生瞬变电压，大多以高幅值的负脉冲及随后的低幅值正向脉冲出现，最高峰值可达300V左右，持续时间大约300ms。这种瞬变脉冲具有浪涌特性，具有丰富的谐波，可能干扰车载电子、电器控制模块的正常工作，导致电子器件的逻辑混乱或损坏敏感器件。

1.4 电源系统

车辆电路系统由蓄电池和交流发电机作为核心电源，车体作为共用搭铁，各个电子、电器装置并联其上。传统汽车电源系统(12V或24V)存在着非瞬变性过电压和瞬变性过电压两种过电压。由磁场回路或调节器故障产生的非瞬变性过电压峰值可达75～130V，很容易直接损坏车载电子、电器设备。因抛负载、磁场衰减或切换感性负载产生的持续时间短而幅值很高的瞬变过电压(100～150V)虽然对传统车载电器影响较小，但可能致使一些敏感的车载电子装置(如电子调节器、电子点火装置及其它电子控制单元)出现故障或损坏。另外，因混合动力或纯电动汽车一般采用交流电机作为辅助动力或动力单元，蓄电池的直流电要经过逆变器转换为电机所需要的交流电，逆变后的交流电含有大量的谐波成分，并通过输入输出线向空间发射频谱范围较广(9kHz～1GHz)的强电场和磁场，会对车载电子电器件产生很严重的电磁干扰。

1.5 静电放电干扰

静电是由两种不同物质相互摩擦，因物体表面间电子移动而产生的。车辆在行驶时，驾乘人员衣物与座椅间的摩擦，车轮与地面间的摩擦，车身与空气的摩擦等都可能产生静电，形成静电干扰源，引发静电放电现象。在静电放电过程中产生的放电电流将形成传导干扰，放电火花则形成辐射干扰。这种类型的干扰特点是高电压、短时间、小电流，但极可能使一些电子控制单元产生误动作，甚至造成永久性破坏。

2 军用车辆装备的电磁兼容性要求分析

2.1 整车自兼容性

目前军用车辆电子化程度越来越高，表现在两个方面。

a．用于车辆行车控制、制动控制、转向控制、车身控制等的电子装置（ECU）在不断整合和增加，CPU亦越来越多；

b．发动机舱及内室里的电线回路数激增，使得电磁传播或混入途径在不断扩大范围。

表1 电子化程度对照表

ECU和线束的增加，要求军用车辆系统内部必须具有良好的自兼容性，在各个工况下，整车及分系统能够正常工作的。

2.2 信息通讯功能

在信息化战争大环境下，军用车辆的信息化能力也大幅度提高，单个车辆需要具备以下全部或部分信息通讯能力。

表2 军用车辆的信息通讯功能

保证频段不同的信息通讯互相兼容，是军用车辆装备的电磁兼容的最基本的问题，也是最难解决的问题。首先车辆本身的对外传导及辐射干扰要低于各个车载通讯设备的抗扰敏感值，保证各车载接收机（电台、北斗等）的工作性能；其次，军用车辆要有一定的传导和辐射的抗扰度，能够在复杂的信息通讯环境下，自身能够正常工作。

3 军用车辆装备EMC现状及问题

我军参考美军标颁布了几部关于电磁兼容的标准：GJB 151A-1997《军用设备和分系统电磁发射和敏感度要求》、GJB 152A-1997《军用设备和分系统电磁发射和敏感度测量》、GJB 1389A-2005《系统电磁兼容性要求》、GJBz 20008-1991《军用通信车电磁兼容性规范》等。目前军车电磁兼容所依据的GJB 1389A是关于系统的电磁兼容性总要求，GJB 151A/152A是关于军用设备和分系统的电磁兼容标准，这三个标准均可适用于舰船、潜艇、飞机、空间系统、地面平台。车辆作为地面武器平台装备的一种，其EMC指标和试验评价亦均依照该三个标准进行剪裁，但实际应用中，剪裁和指标的选取有很大的随意性。

3.1 军用车辆装备电磁兼容现状

我军开展军用车辆的电磁兼容性评价试验起步较晚。自2005年起，我军对某些车型进行了电磁兼容性的检测试验。具体试验项目及试验结果如下：

表3 我军部分车辆电磁兼容性试验情况

注：“×”表示该项试验没有做。

从上述情况可以看出，我军车辆装备的电磁兼容性现状如下：

a．军用车辆装备电磁兼容研究起步较晚；

b．裁减标准无据可依，电磁兼容要求的提出比较随意，没有系统性；

c．由于整车试验标准的缺乏，部分试验方法采取零部件的试验方法，有失科学性；

d．电磁兼容性试验的合格率较低，型号的研制阶段电磁兼容设计几乎没有。

3.2 军用车辆装备电磁兼容存在的问题

我军车辆装备的电磁兼容性水平参差不齐，还有待提高；由于没有军车电磁兼容性的相关标准，其标准的选取和裁剪没有标准或规范可依，试验项目的选取比较随意，亦没有具体量化的评价指标；我军的GJB151A/152A-1997是参照的美军标MIL-STD-461/462D，而MIL-STD-461/462已更新至F版，目前我国正在进行GJB 151A/152A标准内容的更新工作。

从我军车辆装备的电磁兼容性现状中可以看出，我军车辆装备的电磁兼容归根结底存在以下问题：

a．在型号论证时，提的EMC指标要求笼统，没有详细的EMC指标体系；

b．在设计、研制阶段，没有专门的军用车辆电磁兼容性规范指导；

c．在设计定型（鉴定）试验时，目前所依据的GJB 151A/152A是关于军用设备和分系统的电磁兼容标准，GJB 1389A是关于系统的电磁兼容性总要求，目前还没有专门针对军用车辆装备提的指标和试验评价方法，其指标限制和试验方法均需根据现有的EMC标准进行合理的剪裁和修改；

d．在目前所进行的试验项目里，军用车辆EMC试验的合格率较低。