提高產品電磁兼容性的工藝措施

朱李良

（中國電子科技集團公司第三十六研究所，浙江　嘉興　314033）

提高產品電磁兼容性的工藝措施

朱李良

（中國電子科技集團公司第三十六研究所，浙江嘉興314033）

隨著軍用電子裝備變得越來越復雜，裝備的電磁兼容問題也變得越來越突出。因此，在開展總體方案的設計和論證時，研制單位均將設備的電磁兼容性問題作為共性設計的要求而對其開展分析和設計，希望通過這一系列的設計措施來保證裝備的電磁兼容性。然而，在裝備的研制過程中，設計措施的效果會受各個環節制造工藝的影響。結合多年的裝備質量管理經驗，通過實際的案例對制造工藝對裝備的電磁兼容性的影響進行了探討,并且提出了一些解決措施。

軍用電子裝備；電磁兼容；制造工藝

0　引言

隨著科技的發展，越來越多的信息化技術被應用到了武器裝備上，形成了各種軍用電子裝備。為了研制短小精悍的軍用電子裝備，甚至在非常狹小的空間內安裝了偵察設備、發射設備、通信設備和計算機等大量的任務系統，外部則是各種天線林立，此外，運載平臺 （例如：艦艇、飛機和車輛等）本身也應用了大量的先進的電子技術，因此，裝備的電磁兼容性問題日益突出。并且電磁兼容問題一旦出現，輕則可能引起任務設備性能下降，重則導致設備無法同時工作。因此，電磁兼容性的設計越來越受到重視，各研制單位從論證階段即開始對裝備應用的電磁環境進行預計，并以此為依據開展相關的設計工作。然而，通過對設備電磁兼容性試驗過程中出現的各類問題進行分析，發現目前電磁兼容設計工作中還存在以下2種情況：1）電磁兼容性的設計不夠深入，存在只提出設計原則，不明確具體措施的現象；2）設計與制造 “兩張皮”的現象較為嚴重，比如為了保證設備的電磁兼容性而采取的濾波、屏蔽和接地等設計措施，在制造過程中由于工藝細節方面處理不當而沒有收到預想的效果?；诖耍疚慕Y合一些實際案例對制造工藝對裝備的電磁兼容性的影響進行了探討，并提出了相應的改進方法，以期對解決產品的電磁兼容問題有所幫助。

1　制造工藝影響設備的電磁兼容性的幾個例子

1.1濾波設計因布線不合理而失效的情況

濾波措施是電磁兼容設計中常用的方法和有效的手段，濾波器的特點就是對通帶內的傳輸能量衰減很小，而對通帶外的傳輸能量則衰減很大，選用合適的濾波器可以把一些不需要的傳輸能量減小到使系統正常工作的電平上。例如：在供電電路上增加EMI濾波器可以大幅度地減小傳導發射強度，對電路通過CE102和RE102這2個項目的試驗有很大的幫助。

在工藝設計上，對電子、電氣布線進行控制的原則是保證感受器盡可能地遠離干擾源，妥善分隔輸出與輸入端口，以及分別鋪設高電平電纜、脈沖電纜和低電平電纜等，以便使相互干擾減少到最小，如果違背了這個原則就有可能會出現問題，以EMI濾波器的安裝為例，經常存在以下2種情況：1）外部電源通過電源連接器進入設備機箱后，連接器至濾波器之間的電纜過長，電流中的不干凈信號在濾波之前已經對機箱內的其他電路造成了影響；2）為了機箱內的走線美觀或者安裝方便，在某些位置把輸入線和輸出端捆扎在一起，導致經過濾波的線路通過耦合被污染。某設備EMI濾波器部分裝配圖如圖1所示。

從圖1中可以明顯地看到，電纜的裝配嚴重地違背了工藝控制原則，導致電磁不兼容問題非常突出。該問題的改進方法有2種：1） EMI濾波器應盡量地安裝在靠近電源入口的地方，縮短入口與濾波器之間的電纜的長度，避免未經過濾波的電源線在設備機箱內迂回；2）EMI濾波器的輸入線和輸出線分開捆扎并且保持一定的距離，必要時可對電纜采取屏蔽措施。

1.2屏蔽措施因安裝工藝不當而受影響的情況

電磁兼容性設計中的屏蔽措施就是用電導率良好的材料對電場進行屏蔽，用磁導率高的材料對磁場進行屏蔽，其作用主要有2點：1）限制內部輻射的電磁能量泄露；2）防止外來的輻射干擾進入系統內部。其原理是利用屏蔽體對電磁能量的反射、吸收和引導作用將屏蔽區域與其他區域分開。安裝工藝對于屏蔽效果的影響主要體現在以下幾個方面，例如：1）需要屏蔽的腔體屏蔽皮粘貼地不規范；2）機箱蓋板底部的齒形簧片安裝地不合理；3）電纜的屏蔽皮被過度剪裁或者接地不可靠等。電纜制作過程中屏蔽皮被剪去太多而影響屏蔽效果的情況如圖2所示。

一個復雜的軍用電子裝備會安裝相當多的射頻電纜、控制電纜和電源電纜等，一旦出現問題，排查難度就會非常高，因此對裝配工藝的控制就顯得尤為重要。

以上情況還引出了另一個問題，即很多人認為在所有設備均滿足電磁兼容性要求的情況下，組成系統后可不對系統進行相關的試驗。然而，當設備之間的連接電纜出現問題時，系統的電磁兼容性是無法得到保證的，因此對系統的試驗不應省去。

圖2　電纜屏蔽皮安裝不規范的情況

1.3接地設計中出現的裝配工藝問題

接地措施是電磁兼容性設計中的一種重要的方法，可以有效地抑制干擾源，據統計，這種方法可以解決50%的電磁兼容問題，因此，所有的電磁兼容設計都強調有效接地的要求。

軍用電子裝備都有防水、防霉和防鹽霧等要求，甚至會有防紅外或者偽裝的設計，因此會采取各種涂覆措施，很多的情況下，這些涂覆措施可能會對接地效果造成一定的影響，某設備因面板上的油松而造成接地不良的情況如圖3所示。

圖3　某設備面板上的油漆造成接地不良

圖3中連接器和面板都涂了油漆，安裝后設備出現了接地不良現象進而引起了電磁輻射超標的現象，在刮去接觸面上的油漆，并采用了其他的防護措施后，設備的接地性能得到了明顯的改善，試驗效果良好。

為了保證其作戰效能，軍用電子裝備必須具有較強的環境適應能力。為了實現這一目標，往往需要采取各種防護措施，但是這些防護措施有時又會影響到設備的其他性能，因此在開展工藝設計時應綜合地考慮這些因素，同時也應具備可制造性。

3　改進措施的探討

以上的3個例子說明了制造工藝的好壞可能會影響濾波、屏蔽和接地等電磁兼容性設計最普遍和常用的方法，因此對于制造過程中的一些細節處理不應忽視，建議采取以下幾個措施。

3.1通過全面分析了解影響因素

從了解到的情況看，很多設計文件沒有系統地開展工藝對電磁兼容性的影響分析，因此提出的工藝控制措施并不全面。筆者認為，可以考慮在 《電磁兼容性設計大綱》或者 《工藝設計大綱》的相關章節采用可靠性分析時常用的故障模式影響分析（FMEA：Failure Mode and Effects Analysis）或者故障樹分析 （FTA：Fault Tree Analysis）的方法，對系統及其組成單元各個環節對電磁兼容性的影響進行分析，列出相關的表格或圖形。這種方法可以把工藝對電磁兼容性的影響分析做到非常全面，以便有針對性地提出可以采取的預防改進措施。

3.2完善相關文件和圖紙

在解決電磁兼容性問題的過程中，筆者發現在相關的設計文件中，都提出了為保證電磁兼容性而提出的相關工藝控制要求，但是從頂層設計文件到第二、三層次的設計文件中，關于相關的設計和控制要求的內容卻在逐漸地減少，呈現出了倒金字塔形狀，這就顯得非常不合理了。電子裝備的研制過程從論證、方案到工程研制是一個逐步細化的過程，因此電磁兼容方面的相關要求也應該隨研制工作的逐步深入而越來越詳細，越來越明確，直至裝配人員能夠在現場的圖紙和工藝文件上看到具有可操作性的工藝控制要求，才能保證所有的工藝設計和控制要求最終都能夠落實到具體的加工和裝配過程中。

3.3加強對裝配人員的教育和培訓

影響軍用電子裝備研制或者產品質量的因素中，人的因素占例非常高，因此，對裝配人員開展質量教育，強調工藝紀律這個老生常談的要求還是必不可少的，在實際工作中，筆者也經常遇到操作人員不按照工藝文件的規定進行操作的情況。

4　結束語

電磁兼容性問題存在于電子設備的各個環節，因此，除了必須在產品的電路方案、結構方案和工藝方案上提出原則性的設計和控制要求以外，還必須在裝配圖紙、工藝卡片等面向操作人員的底層文件上明確可操作的具體措施，同時加強對操作人員的教育和培訓，這樣才能對解決軍用電子裝備的電磁兼容性問題起到積極的作用。

[1]中國電子技術標準化研究所.軍用設備和分系統電磁發射和敏感度要求：GJB 151A-97[S].北京：國防科學技術工業委員會，1997.

[2]中國電子技術標準化研究所.軍用設備和分系統電磁發射和敏感度測量：GJB 152A-97[S].北京：國防科學技術工業委員會，1997.

[3]王守三.電磁兼容測試的技術和技巧 [M].北京：機械工業出版社，2009.

[4]區健昌.電子設備的電磁兼容性設計理論與實踐 [M].北京：電子工業出版社，2010.

[5]周旭.電磁兼容基礎及工程應用 [M].北京：中國電力出版社，2010.

The Process Measures of Improving Electronic Compatibility of Products

ZHU Li-liang
（The 36th Research Institute of CETC，Jiaxing 314033，China）

As the military electronic equipments become more and more complex，the electromagnetic compatibility of the equipments becomes more and more outstanding.Therefore，in carrying out the design and demonstration of overall programs，the development unit will analysis and design the electromagnetic compatibility issues as the requirement of common design and hope to ensure the electromagnetic compatibility of equipment through a series of design measures.However，in the process of equipment development，the effect of the design measures will be affected by the manufacturing process of each link.So，combining with years of experience in the quality management of equipment，the effect of manufacturing process on electromagnetic compatibility of equipment is discussed through some actual cases，and some solutions are put forward.

military electronic equipment；electromagnetic compability；manufacturing process

TN 03

A

1672-5468（2016）04-0001-04

10.3969/j.issn.1672-5468.2016.04.001

2016-03-20

2016-07-08

朱李良 （1979-），男，浙江桐鄉人，中國電子科技集團公司第三十六研究所工程師，從事軍用電子產品質量與可靠性的管理工作。