某F型產(chǎn)品電磁兼容設(shè)計(jì)

郭克平　王丹

摘 要：針對(duì)某F型產(chǎn)品存在的電場(chǎng)輻射干擾（RE102電場(chǎng)輻射發(fā)射）超標(biāo)問(wèn)題，分別從線路設(shè)計(jì)、屏蔽、濾波及濾波器的使用等方面對(duì)F型產(chǎn)品內(nèi)部電磁兼容設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)分析，找出了RE102超標(biāo)的根本原因，通過(guò)采取線路設(shè)計(jì)、接地，扼流圈濾波等方法，電場(chǎng)輻射發(fā)射干擾得到了有效抑制，經(jīng)改進(jìn)后該F型產(chǎn)品電磁兼容性能顯著提高，通過(guò)了電磁兼容試驗(yàn)考核，驗(yàn)證措施有效性。

關(guān)鍵詞：RE102 屏蔽 抑制發(fā)射

中圖分類(lèi)號(hào)：O552.4+24 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：：A 文章編號(hào)：1674-098X（2013）03（c）-00-03

電磁兼容性是某F型產(chǎn)品的重要考核項(xiàng)目之一，該產(chǎn)品所處電磁環(huán)境惡劣，該產(chǎn)品電磁兼容性能優(yōu)劣將直接影響載機(jī)系統(tǒng)的正常工作。

該產(chǎn)品是一個(gè)具有多電源，模擬和數(shù)字電路混合，高頻和低頻電路混合的復(fù)雜系統(tǒng)，具有體積小，精度高的特點(diǎn)。其內(nèi)部電場(chǎng)輻射干擾嚴(yán)重影響著載機(jī)系統(tǒng)的正常工作。如何抑制電場(chǎng)輻射干擾（RE102）是提高該產(chǎn)品電磁兼容性能的關(guān)鍵。

1 產(chǎn)品存在的電磁兼容問(wèn)題

該產(chǎn)品電磁兼容項(xiàng)目共進(jìn)行8個(gè)測(cè)試項(xiàng)目，其中只有電場(chǎng)輻射發(fā)射RE102在部分頻點(diǎn)超差，具體實(shí)驗(yàn)情況如下。

1.1 RE102 2 M～30 MHz電場(chǎng)發(fā)射輻射

在2 M～30 MH電場(chǎng)發(fā)射輻射實(shí)驗(yàn)中分別測(cè)試了產(chǎn)品的水平極化場(chǎng)和垂直極化場(chǎng)干擾，測(cè)試結(jié)果顯示該產(chǎn)品的水平極化場(chǎng)合垂直極化場(chǎng)的曲線基本相同，因此只顯示垂直極化場(chǎng)的曲線。

圖1所示為該產(chǎn)品的垂直極化場(chǎng)曲線圖。

1.2 RE102 30 M～200 MHz電場(chǎng)發(fā)射輻射

在30 M～200 MH電場(chǎng)發(fā)射輻射實(shí)驗(yàn)中分別測(cè)試了產(chǎn)品的水平極化場(chǎng)和垂直極化場(chǎng)干擾，測(cè)試結(jié)果顯示該產(chǎn)品的水平極化場(chǎng)合垂直極化場(chǎng)的曲線基本相同，因此只顯示垂直極化場(chǎng)的曲線。圖21所示為該產(chǎn)品的垂直極化場(chǎng)曲線圖。

由圖1、圖2可以看出，該產(chǎn)品在2 M～30 MH電場(chǎng)發(fā)射輻射中無(wú)論是水平極化還是垂直極化均在6.3 M～24 MHz頻段內(nèi)出現(xiàn)大量超出國(guó)軍標(biāo)規(guī)定，在30 MHz以上的頻段內(nèi)未出現(xiàn)超出國(guó)軍標(biāo)的情況。

2 產(chǎn)品的組成和工作原理

該產(chǎn)品由數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)、電壓轉(zhuǎn)換電路、濾波電路和功率電路組成，其工作原理如圖3所示。

外界輸入27 V電源經(jīng)過(guò)電壓轉(zhuǎn)換電路、濾波電路轉(zhuǎn)換成5 V電源，給接口電路和數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)使用。數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)與載機(jī)的總線通訊，將載機(jī)下達(dá)的指令轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬信號(hào)。

3 產(chǎn)品內(nèi)部電磁環(huán)境分析

RE102屬于對(duì)外發(fā)射干擾，一般情況下是由DC-DC模塊電源電路、計(jì)算機(jī)時(shí)鐘電路，內(nèi)部信號(hào)線路相互干擾造成的等。DC-DC模塊電源中開(kāi)關(guān)管和蒸餾二極管在導(dǎo)通和戒指的過(guò)程中，快速的上升和下降時(shí)，電流變化所產(chǎn)生的輻射能量是RE102的主要來(lái)源。計(jì)算機(jī)時(shí)鐘電路由于使用了晶體振蕩器，在晶振工作時(shí)產(chǎn)生的高頻輻射也是影產(chǎn)品輻射能量超標(biāo)的主要來(lái)源之一；在電氣設(shè)計(jì)時(shí)，考慮了元器件的安裝位置，內(nèi)部線束使用雙腳屏蔽線，數(shù)字信號(hào)線和模擬信號(hào)線分開(kāi)布線。雙絞線的兩個(gè)相鄰回路上的電流相反，他們產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向相反，在空間抵消，因此采用外部屏蔽層減少對(duì)外內(nèi)部線束對(duì)外的電磁輻射強(qiáng)度。

4 RE102超標(biāo)原因定位

F型產(chǎn)品在10 mHz-30 mHz出現(xiàn)發(fā)射干擾，針對(duì)RE102超標(biāo)的包絡(luò)及特點(diǎn)，使用頻譜儀的近場(chǎng)探頭在單獨(dú)電路模塊上尋找干擾源。由于DC-DC電源轉(zhuǎn)換電路和數(shù)據(jù)處理電路設(shè)計(jì)在同一塊電路板上，數(shù)據(jù)處理電路使用DC-DC電源轉(zhuǎn)換電路將27V電源轉(zhuǎn)換出來(lái)的5V作為工作電源。在使用頻譜儀分別探測(cè)27V供電和5V供電時(shí)電路板的輻射情況。探測(cè)結(jié)果見(jiàn)圖4。

由圖4可以看出，當(dāng)該電路板使用5V工作時(shí)，使用頻譜分析儀探測(cè)到的干擾與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)基本一致，當(dāng)DC-DC轉(zhuǎn)換電路不工作時(shí)，即使用5V電源工作時(shí)，干擾頻率和幅值顯著下降，因此可以確定DC-DC轉(zhuǎn)換電路為干擾的主要原因。

5 采取措施

根據(jù)上述的分析可以得出，F(xiàn)型產(chǎn)品RE102的干擾源主要是由于DC-DC轉(zhuǎn)換電路的電源模塊的工作頻率（300 mHz）的高次諧波引起的，為降低干擾需要擬從濾波和屏蔽兩方面進(jìn)行：（1）加強(qiáng)電源模塊的輸入輸出濾波電路，以減小電源模塊對(duì)外的干擾能量；進(jìn)行濾波電路時(shí)采用增加扼流圈和對(duì)地增加濾波電容兩方面進(jìn)行。根據(jù)實(shí)驗(yàn)情況，使用扼流圈匝數(shù)為1扎時(shí)，6.3 M～24 MHz的干擾未明顯降低，當(dāng)使用扼流圈匝數(shù)為3扎時(shí)，6.3 M～24 MHz的干擾明顯降低。如圖5所示。（2）加強(qiáng)電路板的接地處理，降低接地阻抗，處理電路板的電源地、數(shù)字地和模擬地的地線搭接處理；經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)和優(yōu)化設(shè)計(jì)，在數(shù)字地和結(jié)構(gòu)地之間增加100 Pf～10000 pF的濾波電容，減少地線間的干擾。

（3）加強(qiáng)F型產(chǎn)品的內(nèi)部電纜屏蔽處理，降低電纜的對(duì)外

輻射。

屏蔽是減少F型產(chǎn)品內(nèi)部電纜對(duì)外輻射的最直接和有效的方法，使用防波套對(duì)關(guān)鍵線路進(jìn)行專(zhuān)門(mén)處理，減少27 V電源附近的干擾。

6 改進(jìn)后試驗(yàn)結(jié)果

以上措施實(shí)施后，對(duì)產(chǎn)品的RE102電磁兼容項(xiàng)目進(jìn)行測(cè)試，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖6。

7 結(jié)語(yǔ)

該文針對(duì)F型產(chǎn)品研制過(guò)程中的電磁兼容RE102的技術(shù)瓶頸，認(rèn)真分析了RE102電場(chǎng)輻射干擾的根源，通過(guò)增加扼流圈、濾波電容以及電纜屏蔽等有效措施，使該產(chǎn)品通過(guò)RE102試驗(yàn)，保證了該產(chǎn)品良好的電磁兼容性能。

參考文獻(xiàn)

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