某F型產(chǎn)品電磁兼容設(shè)計

郭克平　王丹

摘 要：針對某F型產(chǎn)品存在的電場輻射干擾（RE102電場輻射發(fā)射）超標問題，分別從線路設(shè)計、屏蔽、濾波及濾波器的使用等方面對F型產(chǎn)品內(nèi)部電磁兼容設(shè)計進行了詳細分析，找出了RE102超標的根本原因，通過采取線路設(shè)計、接地，扼流圈濾波等方法，電場輻射發(fā)射干擾得到了有效抑制，經(jīng)改進后該F型產(chǎn)品電磁兼容性能顯著提高，通過了電磁兼容試驗考核，驗證措施有效性。

關(guān)鍵詞：RE102 屏蔽 抑制發(fā)射

中圖分類號：O552.4+24 文獻標識碼：：A 文章編號：1674-098X（2013）03（c）-00-03

電磁兼容性是某F型產(chǎn)品的重要考核項目之一，該產(chǎn)品所處電磁環(huán)境惡劣，該產(chǎn)品電磁兼容性能優(yōu)劣將直接影響載機系統(tǒng)的正常工作。

該產(chǎn)品是一個具有多電源，模擬和數(shù)字電路混合，高頻和低頻電路混合的復(fù)雜系統(tǒng)，具有體積小，精度高的特點。其內(nèi)部電場輻射干擾嚴重影響著載機系統(tǒng)的正常工作。如何抑制電場輻射干擾（RE102）是提高該產(chǎn)品電磁兼容性能的關(guān)鍵。

1 產(chǎn)品存在的電磁兼容問題

該產(chǎn)品電磁兼容項目共進行8個測試項目，其中只有電場輻射發(fā)射RE102在部分頻點超差，具體實驗情況如下。

1.1 RE102 2 M～30 MHz電場發(fā)射輻射

在2 M～30 MH電場發(fā)射輻射實驗中分別測試了產(chǎn)品的水平極化場和垂直極化場干擾，測試結(jié)果顯示該產(chǎn)品的水平極化場合垂直極化場的曲線基本相同，因此只顯示垂直極化場的曲線。

圖1所示為該產(chǎn)品的垂直極化場曲線圖。

1.2 RE102 30 M～200 MHz電場發(fā)射輻射

在30 M～200 MH電場發(fā)射輻射實驗中分別測試了產(chǎn)品的水平極化場和垂直極化場干擾，測試結(jié)果顯示該產(chǎn)品的水平極化場合垂直極化場的曲線基本相同，因此只顯示垂直極化場的曲線。圖21所示為該產(chǎn)品的垂直極化場曲線圖。

由圖1、圖2可以看出，該產(chǎn)品在2 M～30 MH電場發(fā)射輻射中無論是水平極化還是垂直極化均在6.3 M～24 MHz頻段內(nèi)出現(xiàn)大量超出國軍標規(guī)定，在30 MHz以上的頻段內(nèi)未出現(xiàn)超出國軍標的情況。

2 產(chǎn)品的組成和工作原理

該產(chǎn)品由數(shù)據(jù)處理計算機、電壓轉(zhuǎn)換電路、濾波電路和功率電路組成，其工作原理如圖3所示。

外界輸入27 V電源經(jīng)過電壓轉(zhuǎn)換電路、濾波電路轉(zhuǎn)換成5 V電源，給接口電路和數(shù)據(jù)計算機系統(tǒng)使用。數(shù)據(jù)處理計算機實現(xiàn)與載機的總線通訊，將載機下達的指令轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬信號。

3 產(chǎn)品內(nèi)部電磁環(huán)境分析

RE102屬于對外發(fā)射干擾，一般情況下是由DC-DC模塊電源電路、計算機時鐘電路，內(nèi)部信號線路相互干擾造成的等。DC-DC模塊電源中開關(guān)管和蒸餾二極管在導(dǎo)通和戒指的過程中，快速的上升和下降時，電流變化所產(chǎn)生的輻射能量是RE102的主要來源。計算機時鐘電路由于使用了晶體振蕩器，在晶振工作時產(chǎn)生的高頻輻射也是影產(chǎn)品輻射能量超標的主要來源之一；在電氣設(shè)計時，考慮了元器件的安裝位置，內(nèi)部線束使用雙腳屏蔽線，數(shù)字信號線和模擬信號線分開布線。雙絞線的兩個相鄰回路上的電流相反，他們產(chǎn)生的磁場方向相反，在空間抵消，因此采用外部屏蔽層減少對外內(nèi)部線束對外的電磁輻射強度。

4 RE102超標原因定位

F型產(chǎn)品在10 mHz-30 mHz出現(xiàn)發(fā)射干擾，針對RE102超標的包絡(luò)及特點，使用頻譜儀的近場探頭在單獨電路模塊上尋找干擾源。由于DC-DC電源轉(zhuǎn)換電路和數(shù)據(jù)處理電路設(shè)計在同一塊電路板上，數(shù)據(jù)處理電路使用DC-DC電源轉(zhuǎn)換電路將27V電源轉(zhuǎn)換出來的5V作為工作電源。在使用頻譜儀分別探測27V供電和5V供電時電路板的輻射情況。探測結(jié)果見圖4。

由圖4可以看出，當該電路板使用5V工作時，使用頻譜分析儀探測到的干擾與實驗數(shù)據(jù)基本一致，當DC-DC轉(zhuǎn)換電路不工作時，即使用5V電源工作時，干擾頻率和幅值顯著下降，因此可以確定DC-DC轉(zhuǎn)換電路為干擾的主要原因。

5 采取措施

根據(jù)上述的分析可以得出，F(xiàn)型產(chǎn)品RE102的干擾源主要是由于DC-DC轉(zhuǎn)換電路的電源模塊的工作頻率（300 mHz）的高次諧波引起的，為降低干擾需要擬從濾波和屏蔽兩方面進行：（1）加強電源模塊的輸入輸出濾波電路，以減小電源模塊對外的干擾能量；進行濾波電路時采用增加扼流圈和對地增加濾波電容兩方面進行。根據(jù)實驗情況，使用扼流圈匝數(shù)為1扎時，6.3 M～24 MHz的干擾未明顯降低，當使用扼流圈匝數(shù)為3扎時，6.3 M～24 MHz的干擾明顯降低。如圖5所示。（2）加強電路板的接地處理，降低接地阻抗，處理電路板的電源地、數(shù)字地和模擬地的地線搭接處理；經(jīng)過反復(fù)試驗和優(yōu)化設(shè)計，在數(shù)字地和結(jié)構(gòu)地之間增加100 Pf～10000 pF的濾波電容，減少地線間的干擾。

（3）加強F型產(chǎn)品的內(nèi)部電纜屏蔽處理，降低電纜的對外

輻射。

屏蔽是減少F型產(chǎn)品內(nèi)部電纜對外輻射的最直接和有效的方法，使用防波套對關(guān)鍵線路進行專門處理，減少27 V電源附近的干擾。

6 改進后試驗結(jié)果

以上措施實施后，對產(chǎn)品的RE102電磁兼容項目進行測試，試驗結(jié)果見圖6。

7 結(jié)語

該文針對F型產(chǎn)品研制過程中的電磁兼容RE102的技術(shù)瓶頸，認真分析了RE102電場輻射干擾的根源，通過增加扼流圈、濾波電容以及電纜屏蔽等有效措施，使該產(chǎn)品通過RE102試驗，保證了該產(chǎn)品良好的電磁兼容性能。

參考文獻

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