吸波材料在提高電路抗干擾中的應用分析及優化

王坤 臧恒 梁星霞

作者簡介：王坤（1990—），男，江蘇連云港人，工程師，學士；研究方向：雷達微波電路。

摘要：針對雷達發射分系統主路高功率信號泄露分量的問題，文章采用了在屏蔽罩體內部貼裝吸波材料的方法，研究了用吸波材料對雷達發射分系統輸出功率檢測電路的影響。工程試驗結果表明：該應用及優化解決了雷達發射分系統主路高功率信號的泄露分量問題，提高了雷達發射分系統內輸出功率檢測電路抗干擾能力，增強了雷達整機工作的穩定性和可靠性。

關鍵詞：吸波材料；雷達；抗干擾

中圖分類號：TN954.1? 文獻標志碼：A

0? 引言

隨著無線電技術和雷達探測技術的迅速發展，電子和通信設備向著靈敏、密集、高頻以及多樣化的方向發展。這不僅引發電磁波干擾、電磁環境污染，更重要的是導致電磁信息泄露，軍用電子設備的電磁輻射有可能成為敵方偵察的線索。為消除或降低電磁干擾、減少電磁泄漏，設備需要提高電路系統抗電磁干擾能力。高效能、寬頻帶的電磁波吸波材料的研究開發意義重大［1］。

1? 吸波材料定義

吸波材料又被稱為微波吸波材料，是指能有效吸收和衰減入射的電磁波，將電磁能轉化為其他形式能量，或使電磁波干涉相消，從而使電磁能顯著衰減的一類電磁吸收功能材料［2］。

2? 吸波材料特性

電磁波入射到吸波材料時，會發生3種情況：一部分電磁波會在剛接觸吸波材料時發生反射；一部分電磁波進入吸波材料內部進行衰減轉化成熱能；另一部分電磁波將直接透過吸波材料［3］。吸波材料可以最大限度地使入射電磁波進入到吸波材料內部，減少屏蔽腔體內電磁波的來回反射，減少雜波對自身電路的干擾，是一種消除電磁波污染的高級手段［4］。在工程應用中，設計人員既可以單獨使用吸收電磁波，也可以和屏蔽體系配合，來提高設備高頻功效是屏蔽材料與吸波材料的工作原理，如圖1所示。

如今電子零件有輕薄短小趨勢，其吸波材料發展也朝向“材料薄、重量輕、頻段寬、強度強”等［5］。

3? 吸波材料在國內外應用現狀

近年來，許多國內外學者針對電磁波的不利影響展開了大量的研究。在一些高頻的領域特別是雷達裝備上，吸波材料要求既可以吸波，又要求差不多3瓦左右的導熱率，因此吸波材料應用越來越廣泛。

一般設計電子產品都要滿足一些電磁兼容的安規認證，如VCCL，FCC等行業安全性、可靠性等法規。一方面由于設計缺陷，比如電路板的布線等，另外一方面由于產品實在太小，線路太密集以及和驅動芯片距離實在太近，信號之間相互干擾，設計人員重新設計EMI/EMC時間長且不一定能解決。吸波材料便是解決電子產品電磁兼容問題的一個方案。吸波材料在不同場景的應用，如圖2所示。

吸波材料廣泛應用于電磁波吸收的領域，可以在較寬的頻段范圍內抑制電子設備的電磁波干擾和輻射，比如無線通信產品，數碼產品，RFID無線射頻識別技術，變頻設備，電子線路板（PCB）、集成電路等功能模塊。

4? 吸波材料在電路抗干擾的應用

某型雷達發射分系統在外場與其他分系統進行整機聯調期間，筆者對發射分系統進行測試，工作信號形式為線性調頻，工作頻點設置為F10。筆者讀出功率計數值為-5.4 dBm；20 s后，功率計顯示為無信號輸出，終端顯控臺報雷達發射分系統雙工控保模塊故障，發射分系統保護關機，無功率輸出。筆者測試其余頻點時候，發射分系統工作狀態正常。筆者經過故障排查，將問題定位到輸出功率檢測電路異常，最后導致模塊誤報輸出故障。

雷達發射分系統雙工控保模塊內的輸出功率檢測電路是超寬帶通用化高功率檢測電路，原理如圖3所示，頻率覆蓋S、C、X波段。

檢測電路的工作原理為帶狀線耦合器從主路耦合出一路小功率信號。該信號經過衰減后，輸入檢波器芯片，檢波器芯片根據輸入射頻信號的功率值輸出對應的檢波電壓，最后監控軟件通過檢波電壓來檢測主路信號功率。根據以上原理，筆者對輸出功率檢測電路進行檢查、分析，發現輸出功率檢測電路故障的原因：主路高功率射頻信號的泄露干擾到檢波器的工作，這導致檢波器工作狀態不穩定，存在檢測電路功率檢測值不準確。

輸出功率檢測電路位于屏蔽腔體中，無蓋板時輸出功率檢測電壓測試值為0.94 V～1.21 V；有蓋板輸出功率檢測電壓測試值為0.37 V～1.21 V，蓋上蓋板使得高頻點的功率檢測電路檢測電壓偏小，詳細的測試數據如表1所示。

腔體內耦合器的輸入、輸出接口采用微帶線工藝，會有功率信號向外輻射。如圖4所示，當屏蔽腔體處于開放時，耦合器輻射的信號擴散到自由空間，對屏蔽腔體內的小信號電路影響小。蓋上腔體蓋板后，腔體內耦合器輻射的信號會在蓋板和電路之間形成多次反射，對小信號電路影響明顯，導致檢測電壓變小，部分頻點會變小至檢測閾值之下，引起誤報故障。

為解決蓋上蓋板的負面效應，筆者需要在腔體蓋板內側貼上吸波材料，讓吸波材料吸收干擾信號，把干擾信號的影響降低至可接受的范圍（±0.3V），詳細的測試數據如表1所示。

筆者在輸出功率檢測電路印制板上方蓋板貼吸波材料（型號RX2197），如圖5所示。吸波材料吸收主路高功率信號的泄露分量，達到檢波電路的正常工作效果。筆者對發射分系統進行了多次重復開關機、長時間烤機試驗，同時對多個工作模式、不同工作頻點進行多次測試，發射分系統工作狀態正常。

5? 結語

文章主要介紹了吸波材料在雷達發射分系統輸出功率檢測電路的具體應用優化。該應用及優化解決了雷達發射分系統主路高功率信號的泄露分量問題，提高了雷達發射分系統內輸出功率檢測電路抗干擾能力，增強了雷達整機工作的穩定性和可靠性。

參考文獻

［1］張拴勤.吸波材料和電磁屏蔽材料的研究現狀［J］.安全與電磁兼容，2007（6）：62-65.

［2］王靜，羅蕙敏，劉元軍，等.電磁吸收與屏蔽材料［J］.染整技術，2020（2）：1-9.

［3］王一帆，朱琳，韓露，等.電磁吸波材料的研究現狀與發展趨勢［J］.復合材料學報，2023（1）：1-12.

［4］劉署光.面向智能汽車的毫米波雷達測試系統研究［D］.天津：河北工業大學，2019.

［5］曾強，王榮超，張小蘭，等.電磁吸波材料研究進展［J］.江西化工，2021（6）：100-103.

（編輯? 李春燕）

Application analysis and optimization of absorbing material in improving circuit anti-interference

Wang? Kun， Zang? Heng， Liang? Xingxia

（The Eighth Research Academy of CSSC， Nanjing 211153， China）

Abstract：? In response to the problem of leakage components of high-power signals in the main circuit of the radar transmission subsystem， a method of installing absorbing materials inside the shielding cover was adopted， and the optimization of the output power detection circuit of the radar transmission subsystem using absorbing materials was studied. The results of engineering experiments show that the application and optimization solve the leakage component problem of high power signal of radar transmission subsystem. It improves the anti-interference capability of the output detection circuit in the radar transmission subsystem. It can also enhance the stability and reliability of the radar system.

Key words： absorbing material; radar; anti-interference