某型產(chǎn)品電磁兼容性改進(jìn)研究

王 磊

（中國空空導(dǎo)彈研究院 河南 洛陽 471009）

0 引言

電磁干擾輕則引起測量數(shù)據(jù)上下跳動(dòng)，重則造成檢測系統(tǒng)內(nèi)部邏輯混亂、系統(tǒng)癱瘓,甚至燒毀電子線路。 因此抗電磁干擾技術(shù)就顯得越來越重要。 某型產(chǎn)品在電磁兼容試驗(yàn)過程中出現(xiàn)誤投放故障，如果在真實(shí)機(jī)載發(fā)射時(shí)發(fā)生這種情況會(huì)造成機(jī)毀人亡的嚴(yán)重事故，必須采取有效手段提高產(chǎn)品的電磁兼容性。

1 電磁兼容性概述

1.1 電磁兼容性理論

電磁兼容性EMC（Electromagnetic Compatibility）是指“一種器件、設(shè)備或系統(tǒng)的性能,它可以使其在自身環(huán)境下正常工作并且同時(shí)不會(huì)對(duì)此環(huán)境中任何其他設(shè)備產(chǎn)生強(qiáng)烈電磁干擾。 ”

1.2 提高電磁兼容性的途徑

消除或減弱電磁干擾的方法可針對(duì)電磁干擾形成時(shí)必須同時(shí)具備的三個(gè)因素,采取三方面的措施。

1.2.1 消除或抑制干擾源

積極、主動(dòng)的措施是消除干擾源,例如使產(chǎn)生干擾的電氣設(shè)備遠(yuǎn)離檢測裝置;將整流子電動(dòng)機(jī)改為無刷電動(dòng)機(jī);在繼電器、接觸器等設(shè)備上增加消弧措施等,但大多數(shù)情況下這個(gè)措施很難完全實(shí)現(xiàn)。

1.2.2 破壞干擾途徑

對(duì)于以“電路”的形式侵入的干擾,可采取諸如提高絕緣性能;采用隔離變壓器、光耦合器等切斷干擾途徑;采用退耦、濾波等手段引導(dǎo)干擾信號(hào)的轉(zhuǎn)移; 改變接地形式切斷干擾途徑等。對(duì)于以“輻射”的形式侵入的干擾,一般采取各種屏蔽措施,如靜電屏蔽、磁屏蔽、電磁屏蔽等。

1.2.3 削弱接收回路對(duì)干擾的敏感性

一般而言, 高輸入阻抗的電路比低輸入阻抗的電路易受干擾；模擬電路比數(shù)字電路抗干擾能力差。 一個(gè)設(shè)計(jì)良好的檢測裝置應(yīng)該具備對(duì)有用信號(hào)敏感、對(duì)于干擾信號(hào)盡量不敏感的特性。

2 故障分析和改進(jìn)措施

2.1 問題分析

故障均發(fā)生在進(jìn)行電磁兼容考核試驗(yàn)RS103（電場輻射敏感度測試）項(xiàng)目時(shí)，說明產(chǎn)品的屏蔽性不好，外部干擾通過結(jié)構(gòu)件之間的縫隙、電纜等進(jìn)入產(chǎn)品內(nèi)部，影響產(chǎn)品的正常工作。

在進(jìn)行RE102（電場輻射發(fā)射測試）時(shí)，在某些頻點(diǎn)存在輻射超標(biāo)現(xiàn)象， 表明產(chǎn)品工作時(shí)對(duì)外輻射的電磁干擾超標(biāo)，主要原因和DSP 處理器的工作頻率、電源模塊的工作頻率有關(guān)。

2.2 具體改進(jìn)措施

系統(tǒng)電磁兼容性的提高需要采用綜合治理的措施，每一個(gè)單獨(dú)的措施只能部分提高系統(tǒng)的電磁兼容性，并不能根本解決發(fā)現(xiàn)的問題， 需要采用綜合的屏蔽和濾波相結(jié)合的辦法，來提高整個(gè)系統(tǒng)的電磁兼容性。

2.2.1 屏蔽措施

產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上如果構(gòu)不成一個(gè)良好的電磁屏蔽體，外部干擾就能進(jìn)入內(nèi)部造成系統(tǒng)工作紊亂，內(nèi)部工作產(chǎn)生的高頻干擾信號(hào)也能輻射出去，為了使產(chǎn)品在結(jié)構(gòu)上成為一個(gè)良好的屏蔽體，主要采取的措施有：采用導(dǎo)電陽極化對(duì)殼體進(jìn)行表面處理、采用導(dǎo)電膠進(jìn)行電磁密封、產(chǎn)品底板通過螺釘和殼體連接構(gòu)成一個(gè)良導(dǎo)體，通過采取這些措施產(chǎn)品在結(jié)構(gòu)上形成一個(gè)比較完整的電磁屏蔽體，即能防止外部的干擾對(duì)內(nèi)部電路的工作產(chǎn)生影響也可防止內(nèi)部電路工作時(shí)的干擾輻射出去。

2.2.2 濾波措施

采用濾波電連接器對(duì)出入產(chǎn)品的信號(hào)進(jìn)行濾波。 濾波連接器是在普通連接器的基礎(chǔ)上，經(jīng)過內(nèi)部結(jié)構(gòu)改進(jìn)，增加濾波網(wǎng)絡(luò)研制而成，每一個(gè)接觸偶均為一個(gè)完整的低通濾波器，并不改變原有的安裝尺寸及方式，可以與同型號(hào)的普通連接器互換。 它既具備普通連接器的功能，又有抑制電磁干擾的特性。 將濾波器和連接器金屬外殼連接，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)濾波、屏蔽、接地。通過使用濾波連接器可將產(chǎn)品唯一對(duì)外的接口進(jìn)行電磁密封， 大大提高了產(chǎn)品的電磁兼容性。

采用直流電源濾波器對(duì)產(chǎn)品供電進(jìn)行濾波，電源噪聲是電磁干擾的一種，其傳導(dǎo)噪聲的頻譜為10k-30MHz，根據(jù)干擾方向的不同，電源噪聲從形成特點(diǎn)上看，噪聲干擾分為差模干擾和共模干擾。 采用的電源濾波器對(duì)差模和共模干擾的插入損耗如表1 所示。

表1 不同頻率下電源濾波器對(duì)差模和共模干擾的插入損耗

針對(duì)系統(tǒng)在進(jìn)行電磁兼容試驗(yàn)時(shí)出現(xiàn)的掉電現(xiàn)象，采用穩(wěn)壓模塊WPM-50S-N 對(duì)產(chǎn)品供電進(jìn)行欠壓保護(hù)和瞬時(shí)斷電保護(hù)，采用SY5656A 瞬態(tài)抑制二極管對(duì)產(chǎn)品供電進(jìn)行防尖峰和浪涌保護(hù)，采用磁珠、EMI 濾波器對(duì)產(chǎn)品供電進(jìn)行濾波。產(chǎn)品供電采用的處理電路如下圖1 所示。

圖1 電源前端電路設(shè)計(jì)原理

針對(duì)誤投放現(xiàn)象， 為了提高輸入控制信號(hào)的抗干擾能力，在輸入信號(hào)的輸入端加上一個(gè)下拉電阻，通過一個(gè)下拉電阻可以使輸入信號(hào)需能提供一個(gè)穩(wěn)定的電流，防止毛刺沒有能量的信號(hào)被誤采集到。 輸入端加上磁珠和電容濾掉輸入的干擾，在輸入端還增加了一個(gè)穩(wěn)壓二極管，當(dāng)有輸入的干擾信號(hào)電壓小于穩(wěn)壓管的擊穿電壓時(shí)，電路不會(huì)導(dǎo)通，不會(huì)誤采集到造成誤投放。 具體電路實(shí)現(xiàn)如下圖2 所示。

圖2 輸入信號(hào)抗干擾提高電路

2.3 試驗(yàn)結(jié)果

產(chǎn)品采取綜合的電磁兼容整改措施后，重新進(jìn)行了電磁兼容試驗(yàn)，誤投放故障不再出現(xiàn)。 武器系統(tǒng)誤投放是關(guān)乎生命安全的嚴(yán)重問題，在產(chǎn)品中是決不允許出現(xiàn)的，該問題的解決為產(chǎn)品的的安全使用提供了保證。

3 結(jié)論

為了提高產(chǎn)品的電磁兼容性采取綜合治理的方法，使產(chǎn)品構(gòu)成了一個(gè)完整的電磁屏蔽體，產(chǎn)品的電磁兼容性大大提高，解決了誤投放的問題，系統(tǒng)掉電問題也得到了解決。 采取的措施針對(duì)性強(qiáng)，效果明顯。

采取電磁兼容性設(shè)計(jì)之后產(chǎn)品電磁兼容性大大提高，但是要想提高整個(gè)系統(tǒng)的電磁兼容性還需要對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部的電纜等進(jìn)行電磁屏蔽，系統(tǒng)內(nèi)部也應(yīng)采取濾波連接器，才能進(jìn)一步提高系統(tǒng)整體的電磁兼容性。

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