艦船信息系統信號接地的電磁兼容性分析

陳渝

摘要：在現代艦船的建設上電磁兼容性是非常重要的一項性能，現階段能夠改善電磁兼容性的重要手段就是構建電磁信號接地系統。本文就從系統和設備的角度來對艦船信息系統的接地技術進行了詳細的分析，并給出了一系列可行的設計方案和建議，希望能夠給相關人士帶來幫助。

關鍵詞：艦船信息系統;信號接地;電磁兼容性

引言：

隨著信息技術的不斷發展，各國的科技水平開始不斷地提高，艦船信息系統的處理能力和各項功能也開始逐漸地被優化，突出表現為系統的開始擴展，當前我國擁有的水面艦船作戰指揮系統一共有100多臺設備，并且每個設備之間都存在著復雜的系統，再加上艦船信息系統運行的過程中很容易受到外界因素的影響，無法正常發揮信號接地系統的作用，甚至會影響艦船信息系統的正常傳輸。因此必須要加強對艦船信心系統接地設計的重視，讓其可以更好地發揮作用保證艦船信號系統信號接地的電磁兼容性。

一、電磁兼容性的概念

自從電子系統降噪技術在70年代中期出現以來，主要由于美國聯邦通訊委員會在1990年和歐盟在1992提出了對商業數碼產品的有關規章，這些規章要求各個公司確保它們的產品符合嚴格的磁化系數和發射準則。符合這些規章的產品稱為具有電磁兼容性。電磁兼容性主要是指設備或系統在符合要求的電磁環境下正常運行，并且不會對環境中的任何設備產生無法忍受的電磁騷擾的能力。因此，EMC包括兩個方面的要求：一方面是指設備在正常運行過程中對所在環境產生的電磁騷擾，也不能超過一定的限值;另一方面是指設備對所在環境中存在的電磁騷擾具有一定程度的抗擾度，即電磁敏感性。現階段對于電磁兼容性的主要措施就是接地，接地目的有三個：一是讓電路系統中的所有單元電路都有一個公共的參考零電位，保證電路系統正常運行;二是要防止外界電磁場的干擾，達到很好的屏蔽效果;三是要保證安全工作。當發生直接雷電的電磁感應時，接地可以有效地避免艦船系統遭到毀壞。另外一般大地接地電阻一般要很小，不能超過規定值。

二、對信號接地設備的考慮

（一）對設備信號接地的設計

在對設備進行信號接地進行設計的時候可以采取混合單點接地的模式來將各個信號通過信號接地匯流排連接起來。如果在每個單元電路都采取了有效的電磁兼容性設計，就要讓各個線路的信號都趨于穩定，這樣一來可以大大減少信號接地工作的設計工作量。另外如果信號接地過程沒有順利完成，整個設備的電磁兼容性都會受到影響，一旦設備邏輯單元產生干擾信號就導致過接地導體就會導致出現空間輻射，這種輻射效應的頻率會在接地導體的附近格外明顯[1]。

（二）互連電纜接地

通常情況下在對數據進行傳輸的時候會采用一些雙屏蔽的多芯電纜，有的時候也會和帶有濾波功能的連接器一起使用，這樣一來可以達到更好的效果。在互連電纜中，電力施工人員通常會忽視對射頻和視頻同軸接地的問題，其中最常見的錯誤就是沒有在連接器和電纜外層編織護套之間產生環接。要知道和普通的電纜外層編織護套不同，電纜外層編織護套一般可以提供信號回流，如果是在一些電磁兼容性要求比較高的場合可以采取特殊的雙層屏蔽同軸電纜。

三、艦船信號系統信號接地的電磁兼容性

對于艦船來說，由于它的空間有限，再加上其內的電氣、電子設備等分布比較密集，電磁內部的環境也比較的復雜，很容易受到外界電磁的干擾，影響整個設備的正常運行。艦船信號系統信號接地的電磁兼容性作為系統電磁兼容性設計的重要環節，信號接地過程和屏蔽、濾波以及信號的完整性等都有很大的關系，因此必須要加強對信號接地系統的設計和測試，不斷地優化接地效能的評估體系。

四、艦船信號系統信號接地的電磁兼容性分析

通常在對艦船信號系統信號接地的電磁兼容性進行設計的時候常見的問題就是很多設計人員會將接地系統看作一個水塘，但是實際上接地系統的本質就是給電流提供通路，這樣干擾噪聲就不會在連入接地系統之后下消失。這一點設計人員一定要格外注意，接地系統阻斷頻率變化的通路特性對于艦船信號系統信號接地的電磁兼容性非常重要。

在實際的設計過程中由于受到非預期通路以及一些雜散電容和導體感抗的影響，實際的艦船信號系統信號接地的電磁兼容性就會變得非常復雜。有些時候在一個系統中還會存在不同的接地需求，向功率電源設備和敏感電子設備它們二者之間的接地目的就不同，但是由于存在著供電關系所以必須要對其進行電氣連接，在實際的操作過程中也只能利用同樣的接地介質。但是換一個角度來看，想要避免船體形成和船體特征電磁信號的干擾，又必須要對對接的過程進行控制，這樣才可以有效地減少干擾信號流經船體的程度。通常情況下在對艦船信號系統信號接地的電磁兼容性進行設計的時候會出現三種結果：沒有明顯的效果、出現電磁干擾或者抑制電磁干擾[2]。基于此，設計人員在對艦船信號系統信號接地的電磁兼容性進行設計和研究的時候一定要對其進行必要的測試和驗證，只有這樣才可以很好地減少電磁干擾，從而幫助更好地為系統信息傳輸提供有效的參考，并且還可以在一定程度上保護整個系統，減少電磁兼容性帶來的風險。

結束語：

總而言之，隨著人們現代信息技術的不斷發展，艦船信息系統開始不斷地壯大起來，這給信號接地設計帶來了巨大的挑戰。艦船信號系統信號接地的電磁兼容性會受到很多因素的影響，特別是一些非開發發部件的應用。如果只是從系統層面來對接地設計進行分析的話并不能帶來很好的電磁兼容性效果。因此設計人員在設計的時候應當從各個方面來進行考慮，從而達到約束系統對信號接地的約束和控制。

參考文獻：

[1]朱達， 顏偉， 王恩榮. 分析電磁兼容檢測與優化[J]. 電子技術與軟件工程， 2017（11）：127-127.

[2]尹航， 藥陵州， 王博. 電磁兼容性質量控制與評估[J]. 汽車實用技術， 2019（12）：224-225.