复杂舰船平台中通信系统的电磁环境效应机理研究

舰船通信系统集高密度信息传输和获取的传感器、互连网络、射频和微波集成电路模块于一体，所处的海浪杂波自然环境非常复杂，将无可避免地成为复杂电磁环境效应的制造者和受害者。本项目以舰船平台上公用宽带（高速）数据链电台为研究对象，构建基于真实物理场景的实验验证平台，为射频微波频段全系统电磁环境效应的顶层量化设计提供理论和技术支撑。其研究内容主要包括发展高效、精确的多尺度场路混合系统级数值仿真方法；通过研究多个随机干扰源经由多径辐射直接耦合和传导间接耦合引起的不同层面浪涌冲击，建立全系统级干扰通道和干扰机理的数学统计模型；通过理论分析与实验测量系统敏感部件特别是系统内射频微波前端收/发模块的敏感度等参数，得到易损易毁部件的安全阈值统计模型，并建立系统级电磁效应完好率评估体系，用于精确预测复杂电磁环境中全系统的可靠性。

目前，舰载电子信息系统在功能日渐强大的同时，所处的电磁环境正变得日益恶劣。特别是对舰船通信系统来说，本身高密度集成了传感器和传感网络，无可避免地成为复杂电磁环境效应的制造者和受害者。.舰船平台复杂电磁环境效应研究涉及电磁兼容、电磁干扰、电磁损害评估和电磁防护等方面。深入地研究电磁环境效应(E3)的产生和作用机理，对提高我国海、陆、空等星载通信平台在复杂电磁环境中的生存能力极为重要。.本项目针对复杂舰船平台通信系统的电磁环境效应机理进行了深入的研究，特别是在超大功率、超宽带电磁干扰信号与舰船通信系统典型结构之间的相互作用实验新技术、高效电磁仿真新方法、数据链电台中电磁环境效应机理新认识和影响规律方面做出了一系列创新研究。主要研究成果和创新点如下：.(1)发展了一系列高效电磁场混合仿真方法，特别包括混合并行FDTD方法和混合时域积分方程方法, 开发了拥有自主知识产权的FDTD仿真软件，较好地解决了研究对象三维精细电磁建模要求与电磁场全波数值计算效率低之间的矛盾;.(2) 提出了描述非线性系统中复杂电磁环境效应的多维信号表示方法，通过建立系统内、外干扰通道的数学模型，得到了多个干扰源经由辐射和传导耦合引起的随机干扰信号冲击响应；.(3) 通过实验测量与理论分析器件、射频收/发模块和系统的电磁敏感度等参数，得到了易损易毁部件的电磁安全阈值统计模型；.(4) 发展了场-线、场-路和场-线-路综合数值分析方法，较好地解决了多尺度系统级快速电磁仿真问题，得到了系统级随机干扰响应。.(5)掌握了舰船平台通信系统的复杂电磁环境效应实验测量技术和统计模型验证方法，获得了对全系统电磁环境效应完好率的评估指标。.本项目实施过程中，在IEEE等国际著名期刊和重要国际会议(IEEE EMCS、AP-EMC、EURO EMC等)上发表论文45篇（其中国际期刊论文24篇(IEEE 18篇)，国际主流会议论文21篇）。荣获了4项国际学术成就奖项（IEEE FELLOW 1名、国际无线电联盟青年科学家奖1名、IEEE电磁兼容学会杰出演讲人1名、APEMCS最佳论文奖1篇以及国际学术会议最佳论文奖提名4次）和1项国家科技进步二等奖（已公示）。培养了硕士和博士研究生14名，项目组通过积极参与相关领域国际会议、邀请国外专家访问等方式，与国外同行进行了深入的学术交流和卓有成效的合作。