直升機(jī)電子設(shè)備電磁干擾研究

陳亮

【摘 ?要】為了控制直升機(jī)機(jī)載電子設(shè)備受到的電磁干擾，規(guī)范電子設(shè)備的設(shè)計(jì)、試驗(yàn)技術(shù)和試驗(yàn)方法，針對(duì)直升機(jī)機(jī)載電子設(shè)備飛行過程中產(chǎn)生的電磁干擾問題，介紹了不同電磁干擾方式;分析了直升機(jī)電磁干擾控制技術(shù)和措施。可為相關(guān)工程技術(shù)人員提供有益支持和幫助。

【關(guān)鍵詞】直升機(jī);電磁干擾

1前言

電磁兼容（Electro—Magnetic—Compatibility，EMC）是指設(shè)備、分系統(tǒng)、系統(tǒng)在共同的電磁環(huán)境中互不干擾，能夠正常實(shí)現(xiàn)各自功能的狀態(tài)。在信息化戰(zhàn)爭(zhēng)條件下，隨著軍用電子設(shè)備安裝密集度的大幅增加，導(dǎo)致電磁環(huán)境日益復(fù)雜，電磁兼容問題變得異常突出，嚴(yán)重時(shí)可能引起設(shè)備功能失常、故障甚至人員傷亡等。當(dāng)前，直升機(jī)機(jī)載電子設(shè)備的電磁兼容性影響問題在使用中已受到高度重視，成為了考核其通用質(zhì)量特性和適應(yīng)性的重要指標(biāo)。

2直升機(jī)電磁干擾方式

直升機(jī)通過各種機(jī)載電子設(shè)備的安裝，實(shí)現(xiàn)其不同條件下的作戰(zhàn)能力，滿足作戰(zhàn)使命任務(wù)。隨著當(dāng)前直升機(jī)系統(tǒng)復(fù)雜程度的提高，各種電子設(shè)備傳感器需要協(xié)同工作實(shí)現(xiàn)直升機(jī)預(yù)定作戰(zhàn)能力，在飛行過程中，直升機(jī)機(jī)載電子設(shè)備易受到傳導(dǎo)干擾和輻射干擾影響。

2.1傳導(dǎo)干擾

直升機(jī)機(jī)載電子設(shè)備電路元件的缺陷可能會(huì)產(chǎn)生噪聲電壓或噪聲電流，如繼電器的工作觸點(diǎn)、壓力連接、焊接和接插件的連接處都可能出現(xiàn)有害的干擾。電路元件對(duì)其它電路或元件產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾的方式最常見的是經(jīng)由直接電連接的傳導(dǎo)，如電纜。通常須用電纜傳輸功率和工作信號(hào)，進(jìn)而有可能將干擾信號(hào)與有用信號(hào)一起傳送，特別在長(zhǎng)電纜情況下。當(dāng)多個(gè)電路共用一個(gè)具有較高阻抗的回路時(shí)會(huì)產(chǎn)生公共阻抗的耦合。在大電流電路中，磁通鏈的耦合是干擾傳遞的一種主要方式，而在高壓電路中，主要是電容耦合。穩(wěn)定的交變電流或瞬態(tài)變化電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)將產(chǎn)生一個(gè)正比于磁通變化率的干擾電壓。因此高頻大功率電流（如在直升機(jī)機(jī)載雷達(dá)設(shè)備里的電流和多層線圈中的電流）均為干擾源。同樣，產(chǎn)生高電流變化率的電器件（如開關(guān)）也能產(chǎn)生很強(qiáng)的干擾脈沖。

2.2輻射干擾

輻射干擾主要是電路元件的缺陷產(chǎn)生的噪聲電壓或噪聲電流等干擾信號(hào)通過天線或電纜輻射到敏感器件，例如從偶極子來的輻射干擾，能在二極管、半導(dǎo)體三極管、真空管的柵極和其它一些非線性電路兩端出現(xiàn)偏置。特別易受輻射干擾的非線性電路能在電路中產(chǎn)生干擾頻率與信號(hào)頻率之間的合成頻率，同時(shí)也能產(chǎn)生干擾信號(hào)的諧波頻率。這種電磁干擾能降低或破壞直升機(jī)上電子設(shè)備的工作性能。

3電磁干擾控制措施

3.1電連接

電連接是一種把某些金屬部件機(jī)械地連接起來使其構(gòu)成良好低電阻接觸的方法，良好的電連接須使兩種金屬導(dǎo)體牢固地結(jié)合，對(duì)流經(jīng)它的電流呈現(xiàn)一個(gè)均勻的電阻;且在連接處不至產(chǎn)生干擾的附加電位梯度。良好的連接與接觸程度的好壞有關(guān)，它是由接觸面積、壓力及被結(jié)合的接觸表面狀態(tài)所決定。連接的幾何尺寸是很重要的參數(shù)，因其影響射頻阻抗，阻抗正比于搭接片的長(zhǎng)度，而與接觸截面積成反比。此外，電流傾向于沿著連接處外層流動(dòng)（集膚效應(yīng)），當(dāng)其頻率增加時(shí)，這種效應(yīng)會(huì)變得越來越明顯;將導(dǎo)致有效電阻隨頻率增加，且使導(dǎo)體電感略增。工程上，為了使這種影響減小到允許值的范圍，通常搭接片長(zhǎng)與寬之比可取5或更小。

3.2屏蔽

屏蔽是另一種減小電磁干擾的有效方法，屏蔽主要靠衰減干擾信號(hào)而抑制由干擾源發(fā)出的干擾。由于在輸入與輸出的連接中會(huì)出現(xiàn)屏蔽間斷點(diǎn)，因此，在設(shè)計(jì)屏蔽時(shí)，必須考慮這些間斷點(diǎn)的存在，使其不致顯著地減小整個(gè)屏蔽效果。通常，屏蔽是把設(shè)備封閉起來，使得由設(shè)備產(chǎn)生的或與設(shè)備發(fā)生干擾的那些假信號(hào)均被全部隔離，一般根據(jù)能獲得給定屏蔽效應(yīng)的最低頻率來決定選用屏蔽材料的類型。高導(dǎo)電材料（如銅、鋁）和高阻抗電路結(jié)合使用，對(duì)電場(chǎng)通常有較好的屏蔽效應(yīng);而與低阻抗電路結(jié)合使用時(shí)，磁場(chǎng)較難屏蔽。屏蔽的衰減和反射是決定屏蔽效果的兩個(gè)主要參數(shù)，當(dāng)用屏蔽來抑制干擾逸出時(shí)，則衰減（吸收）損耗是主要，相反當(dāng)在敏感設(shè)備上用屏蔽來防護(hù)外來干擾時(shí)，則反射損耗變得更重要。

3.3濾波

濾波器經(jīng)常和屏蔽技術(shù)一起用來衰減從導(dǎo)線屏蔽間斷點(diǎn)進(jìn)入或者發(fā)出的干擾。干擾衰減濾波器對(duì)建立兼容性提供了另一種有效方法。當(dāng)利用接地和屏蔽使干擾減小以后，剩余的傳導(dǎo)和輻射干擾可進(jìn)一步采用濾波加以抑制。濾波器是一種能衰減多種頻率的特殊電路或網(wǎng)絡(luò)，所要求的衰減量通常與有害信號(hào)或假信號(hào)的幅度有關(guān)，也與附近設(shè)備的敏感度或適用的電磁干擾技術(shù)規(guī)范限制有關(guān)。在敏感設(shè)備中要降低假信號(hào)的能量一般是較困難的，因?yàn)樵肼曤娢荒芡ㄟ^傳導(dǎo)和輻射或二者的組合進(jìn)入到設(shè)備中，為了消除或使干擾信號(hào)降到最小程度，或限制所要求的功能信號(hào)的帶寬，最好的方法是在電磁干擾源處使用濾波技術(shù)。

3.4導(dǎo)線的處理和走線

合理的走線和電纜布局有助于對(duì)干擾的控制。走線包括物理上隔離、電纜的排列和分股包扎等。在分股時(shí)把導(dǎo)線和電纜分成彼此可兼容的幾組，每組均為屏蔽。在一股線中成對(duì)的相鄰導(dǎo)線由于其電感和電容耦合可引起干擾，采用把兩根發(fā)送或者接收導(dǎo)線扭合起來使干擾顯著下降，這種方法的效果是在兩個(gè)扭合線路之間減少了公共電路面積。為了估算電路和分系統(tǒng)之間相互作用的有害性，針對(duì)其干擾和敏感度特性，分析系統(tǒng)內(nèi)部和系統(tǒng)之間的走線、并以此來布置連接電纜和走線。在此基礎(chǔ)上，用絞合線、屏蔽、束捆、引入?yún)⒖蓟鶞?zhǔn)和接地等方法消除或減小相互作用的影響。

4結(jié)論

直升機(jī)機(jī)載電子設(shè)備具有安裝密集度高、強(qiáng)弱信號(hào)共存、頻譜分布廣等特點(diǎn)，設(shè)計(jì)階段采用屏蔽和濾波技術(shù)，同時(shí)選擇正確的接地點(diǎn)和接地方式，可以在前期消除電磁兼容性隱患;試驗(yàn)階段，根據(jù)測(cè)試結(jié)果選擇合理的整改措施，可以有效改善電磁兼容性不達(dá)標(biāo)的問題，滿足直升機(jī)試驗(yàn)考核項(xiàng)目的要求。

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（作者單位：中國(guó)飛行試驗(yàn)研究院）