艦載導(dǎo)彈測(cè)試設(shè)備電磁兼容性設(shè)計(jì)

劉建民

【摘要】 本文首先簡(jiǎn)要介紹了艦載導(dǎo)彈測(cè)試設(shè)備電磁兼容性設(shè)計(jì)一般流程，分別從接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)、電纜設(shè)計(jì)、布局布線設(shè)計(jì)、濾波器選取及安裝、屏蔽設(shè)計(jì)5個(gè)方面闡述了艦載導(dǎo)彈測(cè)試設(shè)備的電磁兼容性設(shè)計(jì)方法。

【關(guān)鍵詞】 艦載 導(dǎo)彈測(cè)試設(shè)備 電磁兼容性設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)流程

一、電磁兼容性設(shè)計(jì)流程

艦載導(dǎo)彈測(cè)試設(shè)備電磁兼容性設(shè)計(jì)流程見(jiàn)圖1。在完成設(shè)備的功能實(shí)現(xiàn)方案后，設(shè)計(jì)人員應(yīng)依據(jù)電磁干擾產(chǎn)生的三要素（干擾源、敏感源、耦合路徑）對(duì)功能實(shí)現(xiàn)方案進(jìn)行分析，依據(jù)GJB151A以及研制任務(wù)書(shū)對(duì)測(cè)試設(shè)備提出的具體電磁兼容性要求，借鑒以往類似測(cè)試設(shè)備電磁兼容設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，確定測(cè)試設(shè)備的電磁兼容設(shè)計(jì)方案。方案一般分別從接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)、電纜設(shè)計(jì)、單元布局布線設(shè)計(jì)、濾波器選取及安裝、屏蔽設(shè)計(jì)5個(gè)方面來(lái)統(tǒng)籌考慮。

測(cè)試設(shè)備完成詳細(xì)設(shè)計(jì)投產(chǎn)之前，需對(duì)設(shè)計(jì)輸出進(jìn)行電磁兼容性設(shè)計(jì)檢查、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。設(shè)計(jì)人員可通過(guò)對(duì)電磁干擾源、電磁干擾到敏感源的傳輸路徑以及敏感設(shè)備的接收機(jī)理進(jìn)行分析，建立正確的仿真模型對(duì)設(shè)備電磁兼容性進(jìn)行仿真預(yù)測(cè)。

測(cè)試設(shè)備在設(shè)計(jì)生產(chǎn)過(guò)程中電磁兼容工藝控制是設(shè)備滿足電磁兼容性要求的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，生產(chǎn)中需重點(diǎn)管控以確保搭接阻抗、濾波器安裝位置、布局布線的合理性等滿足工藝要求。

測(cè)試設(shè)備裝配完成后在調(diào)試聯(lián)試的過(guò)程中甚至是電磁兼容試驗(yàn)的過(guò)程中均有可能出現(xiàn)會(huì)出現(xiàn)電磁干擾問(wèn)題，此時(shí)應(yīng)分析確認(rèn)干擾原因并進(jìn)行有針對(duì)性的電磁兼容性整改并完善到電磁兼容性設(shè)計(jì)方案、設(shè)計(jì)工藝等文件中。

二、設(shè)備電磁兼容性設(shè)計(jì)

2.1接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)

測(cè)試設(shè)備接地設(shè)計(jì)中需重點(diǎn)考慮的問(wèn)題是根據(jù)接地種類合理設(shè)置接地點(diǎn)的位置以及搭接阻抗。

測(cè)設(shè)設(shè)備接地系統(tǒng)一般主要包括以下幾種地：安全地，為設(shè)備和操作人員提供安全保障；電路參考地，電路的公共基準(zhǔn)；機(jī)殼地，主要用于為高頻能量提供一個(gè)良好的泄放通路；電源地，供電電源電流返回路徑。各個(gè)種類的地應(yīng)采取并聯(lián)接地結(jié)構(gòu)形式，將各種地的接地點(diǎn)設(shè)置在最合理的位置，以盡量避免干擾電流流過(guò)敏感電路或高阻抗的接地路徑，同時(shí)避免產(chǎn)生額外的容性耦合和感性耦合。

為減小搭接阻抗，實(shí)現(xiàn)接地良好，需采取以下措施：搭接線的長(zhǎng)度均設(shè)計(jì)不大于250mm，搭接方式最好選用直接焊接或用撓性搭接線或接觸彈簧連接，接地線應(yīng)用螺紋接頭連接并對(duì)接地線作防腐蝕處理。

2.2電纜設(shè)計(jì)

由于艦上設(shè)備實(shí)際工作空間限制，設(shè)備電纜都比較長(zhǎng)，在一定條件下具備成為良好的天線模型的條件，可以接收或輻射電磁波，產(chǎn)生干擾問(wèn)題。因此電纜EMC設(shè)計(jì)的主要目的是避免電纜成為天線。一般可從增加共模電流回路阻抗和電纜屏蔽兩方面來(lái)考慮。

增加共模電流回路阻抗可以減小回路共模電流，其實(shí)用而有效的方法是在電纜上串聯(lián)鐵氧體磁環(huán)，從而削弱電纜的天線效應(yīng)。

對(duì)電纜進(jìn)行屏蔽可以將共模電流及時(shí)引導(dǎo)到參考地，從而避免電纜產(chǎn)生天線效應(yīng)。屏蔽電纜設(shè)計(jì)中應(yīng)注意連接器與屏蔽電纜配套使用時(shí)，保證屏蔽層通過(guò)連接器接地。重點(diǎn)控制兩個(gè)環(huán)節(jié)：保證電連接器與機(jī)殼有很小的搭接電阻；要求屏蔽層與電連接器尾部附件形成360°封閉搭接。

2.3布局布線設(shè)計(jì)

設(shè)備內(nèi)部線束之間的布局布線設(shè)計(jì)主要目的是削弱導(dǎo)線之間串?dāng)_的影響。解決設(shè)備內(nèi)部信號(hào)線之間串?dāng)_的方法主要有合理分布線束和使用屏蔽雙絞線。

合理分布線束首先應(yīng)根據(jù)導(dǎo)線上傳輸信號(hào)的功率與頻率對(duì)線纜進(jìn)行分類。只有同一類的信號(hào)線才能放在一起組成線束，不同線束在布線時(shí)盡量分開(kāi)，一般不要交叉重疊，當(dāng)不可避免交叉時(shí)，應(yīng)該直角交叉。使受擾導(dǎo)線靠近參考地平面或在接收導(dǎo)線的臨近位置設(shè)置地線，可以增加受擾導(dǎo)線對(duì)地的電容，從而減小信號(hào)線之間的容性耦合。

使用屏蔽雙絞線的重點(diǎn)是確定屏蔽層的接地方式，屏蔽層的接地方式應(yīng)根據(jù)具體情況確定。雙端接地和單端接地各有優(yōu)缺點(diǎn)，需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)干擾源情況靈活運(yùn)用。一般遵循以下原則：屏蔽層必須與電位參考地連接起來(lái)；屏蔽層兩端暴露出來(lái)的導(dǎo)線越短越好；當(dāng)受擾導(dǎo)線的長(zhǎng)度超過(guò)施擾信號(hào)波長(zhǎng)的1/20時(shí)，屏蔽層需要至少2點(diǎn)接地，且接地間隔要小于施擾信號(hào)波長(zhǎng)的1/20。對(duì)于互感耦合，單純將屏蔽層接地不起作用，必須將屏蔽層雙端接地。

2.4濾波電路設(shè)計(jì)及安裝

濾波電路設(shè)計(jì)考慮額定電壓、額定電流、截止頻率、工作溫度范圍等多個(gè)方面，重點(diǎn)需考慮插入損耗、過(guò)渡帶陡度、電路形式等參數(shù)。為保證濾波效果濾波器在安裝時(shí)外殼必須與設(shè)備參考接地面低阻抗連接。這樣，高頻干擾信號(hào)會(huì)通過(guò)輸入線與輸出線直接發(fā)生耦合，而將濾波器旁路掉。

2.5屏蔽設(shè)計(jì)

考慮到艦艇上惡劣的電磁環(huán)境，需要采取以下電磁兼容設(shè)計(jì)措施：首先，對(duì)測(cè)試設(shè)備上的存在的縫隙和孔洞進(jìn)行處理。對(duì)于不需要打開(kāi)的蓋板，采用連續(xù)焊接工藝以形成永久性接縫，對(duì)于在操作維修時(shí)需要打開(kāi)的蓋板，首先考慮增加縫隙深度，必要時(shí)在蓋板與安裝面之間安裝導(dǎo)電密封圈，所有對(duì)外連接的插座均安裝導(dǎo)電襯墊，從而保證機(jī)箱接縫處的電氣連續(xù)性；機(jī)箱通風(fēng)孔上安裝蜂窩狀截止波導(dǎo)板，確保良好的屏蔽性和通風(fēng)；必要時(shí)顯示器可考慮加裝屏蔽玻璃板。其次，對(duì)于比較敏感的模塊和單元再加一層屏蔽罩隔離，形成雙層屏蔽結(jié)構(gòu)。再次，考慮到屏蔽完整性，電纜所均選用具有優(yōu)良的EMI/RFI屏蔽性能的連接器，電纜的屏蔽層與連接器外殼呈360°接觸，使連接器的金屬體與屏蔽機(jī)殼緊密相連，以實(shí)現(xiàn)良好屏蔽。

三、結(jié)束語(yǔ)

本文首先歸納出艦載導(dǎo)彈測(cè)試設(shè)備電磁兼容性一般設(shè)計(jì)流程。然后重點(diǎn)從接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)、電纜設(shè)計(jì)、布局布線設(shè)計(jì)、濾波電路設(shè)計(jì)及安裝和屏蔽設(shè)計(jì)五個(gè)方面闡述了艦載導(dǎo)彈測(cè)試設(shè)備的電磁兼容性設(shè)計(jì)方法，以確保艦載導(dǎo)彈測(cè)試設(shè)備具有良好的電磁兼容性。

參 考 文 獻(xiàn)

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