整機電磁兼容性定性試驗的設(shè)計探究

摘 要：：通過對整機電磁環(huán)境的分析，得出整機進行電磁兼容性試驗的必要性論斷；從電磁兼容性試驗入手，分析比較定量試驗和定性試驗；以整機電磁兼容性定性試驗為基礎(chǔ)，對試驗過程的設(shè)計進行分析與探究。

關(guān)鍵詞：電磁兼容；定性試驗；試驗設(shè)計

1 引言

隨著電子科學技術(shù)的不斷發(fā)展，飛機、艦船、汽車等大型平臺所使用的電子設(shè)備的數(shù)量也在不斷增加，隨之而來的電子設(shè)備之間以及整機平臺的電磁兼容性要求也越來越苛刻。人們在關(guān)注自身免受電磁輻射危害的同時，也越來越清楚的認識到人為的電磁頻譜污染問題已變得越來越嚴重。電磁頻譜帶寬是一種有限的資源，由于被占用頻譜范圍和數(shù)量的不斷增加，對整機平臺進行電磁兼容性試驗就變得尤為重要，它可以在整機預研設(shè)計階段，為設(shè)計者提供整機平臺電子設(shè)備合理布局的試驗依據(jù)，同時驗證整機平臺自身的電磁兼容性。

2 電磁兼容性試驗

在工程實踐當中可以把整機平臺電磁兼容性試驗分為定性試驗和定量試驗兩個部分，顧名思義，定性試驗即從定性的角度對整機平臺進行電磁兼容性分析，不進行量化的數(shù)據(jù)分析，僅從功能特性上暴露并驗證平臺的電磁兼容性；而定量試驗是以量化的數(shù)據(jù)為參考標準，以數(shù)據(jù)形式測量設(shè)備間的隔離度及整機平臺內(nèi)外部的電磁輻射量，以此提供數(shù)據(jù)分析結(jié)論。

為了降低電磁干擾的影響，必須明白電磁干擾的特性和它的傳播機理，根據(jù)干擾信號的頻譜特性，可以將干擾分為寬帶干擾和窄帶干擾；根據(jù)干擾信號的時間特性可知其為連續(xù)波、間歇波還是瞬態(tài)波，以便采取相應的途徑對干擾進行抑制。在實際工程應用中，電磁干擾的傳播和耦合很少以單一的基本耦合形態(tài)發(fā)生，而是由多種基本耦合特性組成的綜合性的耦合模式，因此對綜合性的耦合模式進行有針對性的分析可以使試驗設(shè)計更具有目的性和條理性，在面對平臺改型設(shè)計過程中，定性試驗比定量試驗存在優(yōu)越性。首先，定量試驗費用昂貴，而且人力、設(shè)備投入量大；而定性試驗投入少且易于實現(xiàn)。其次，定量試驗周期長，時間成本高，經(jīng)濟效益低；而定性試驗時間投入少，經(jīng)濟附加值高。第三，定量試驗對試驗設(shè)備精度、敏感度要求高，試驗實施過程復雜；而定性試驗所要求儀器設(shè)備較普遍，且試驗過程易于實施。因此，在整機平臺改型及加裝設(shè)備設(shè)計過程中，合理設(shè)計高效的電磁兼容性定性試驗可以有效節(jié)省設(shè)計經(jīng)費和時間，并可為成功改型提供有力的電磁兼容性依據(jù)。

3 定性試驗的設(shè)計探究

一般而言可以將電磁干擾源分為自然干擾源和人為干擾源兩大類。自然干擾源主要來自于大氣層的天電噪聲、地外空間宇宙噪聲，它主要對無線電通信和空間技術(shù)造成干擾，因此在試驗設(shè)計過程中，在不能完全消除自然干擾源干擾的前提下只能盡量的減少自然干擾源對整機平臺的干擾。人為干擾源其中一部分是專門用來發(fā)射電磁能量的裝置，如通信、雷達、導航等無線電設(shè)備，在定性試驗設(shè)計過程中要尤為注意此類有意發(fā)射干擾源對整機平臺的干擾作用，同時機械部件的轉(zhuǎn)動、開合，特別是發(fā)生摩擦時的靜電放電干擾在試驗設(shè)計過程中也需要特別關(guān)注。

以飛機整機為例，可以將影響飛機電磁兼容性的干擾源分為系統(tǒng)內(nèi)干擾源和系統(tǒng)外（或系統(tǒng)間）干擾源兩大類，系統(tǒng)內(nèi)干擾大部分由機載設(shè)備所產(chǎn)生，因此可按機載設(shè)備的種類進行劃分。飛機上的通訊，導航，雷達等無線電設(shè)備都有大功率的發(fā)射機，其中低頻大功率電臺除了通過天線輻射電磁波外還通過機殼、電源線、控制總線等向周圍輻射電磁干擾，在發(fā)射信號中除了調(diào)諧頻率的有用電波外，還產(chǎn)生各種諧波和各種調(diào)制交調(diào)干擾電磁波，在低頻大功率發(fā)射機進行收發(fā)工作時，將存在通過通信總線影響機內(nèi)其他電子設(shè)備間數(shù)據(jù)正確傳輸?shù)目赡堋C載設(shè)備大量數(shù)字電路工作在開關(guān)狀態(tài)，數(shù)字脈沖電流和電壓信號當中包含著豐富的高次諧波分量，這是一種頻譜較寬的干擾源，會直接影響機載計算機的時鐘振蕩器、數(shù)據(jù)總線以及各類門電路、觸發(fā)器等的正常工作。因此在電磁兼容性定性試驗設(shè)計過程中對無線電低頻大功率發(fā)射設(shè)備及低頻干擾源的干擾監(jiān)控尤為重要。

在試驗設(shè)計階段可以根據(jù)整機平臺設(shè)備的被干擾及干擾情況將平臺設(shè)備分為干擾設(shè)備和敏感設(shè)備，而電磁兼容性定性試驗的目的即通過整機自帶的電子設(shè)備觀察干擾設(shè)備工作在強干擾狀態(tài)下敏感設(shè)備的被干擾情況，以此來驗證干擾設(shè)備正常工作時會不會對整機敏感設(shè)備造成功能性影響，從功能使用角度對整機的電磁兼容性進行定性的評價。如果在試驗過程中發(fā)現(xiàn)干擾，可逐一縮小干擾范圍，具體確定干擾設(shè)備和被干擾設(shè)備，在此基礎(chǔ)上可對干擾設(shè)備和被干擾設(shè)備進行量化數(shù)據(jù)分析，具體確定干擾頻段和干擾方式，從而縮短設(shè)計更改時間。

4 電磁兼容性試驗預測探究

隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，在前期進行大量定量、定性試驗的前提下，可以將所得到的數(shù)據(jù)進行歸類分析并建立數(shù)據(jù)庫，在數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上建立模擬環(huán)境、自然干擾源、人工干擾源、射頻設(shè)備輻射頻段和功率、機械設(shè)備機械動作摩擦靜電等數(shù)學模型，通過數(shù)模分析進行數(shù)字化的電磁兼容性試驗，這樣可以更深入的分析干擾原因，更準確的定位干擾源，更高效的排除不兼容干擾，從而提高設(shè)計有效性，并大大縮短設(shè)計時間。

[參考文獻]

[1]蔡仁剛.《電磁兼容原理、設(shè)計和預測技術(shù)》M.北京航空航天大學出版社.

[2]何金良.《電磁兼容概論》M.科學出版社.