復(fù)雜系統(tǒng)電磁兼容性分析方法探討

摘 要：軍工電子系統(tǒng)普遍規(guī)模相對較大，試驗過程中的電磁場環(huán)境也比較惡劣，如果系統(tǒng)內(nèi)部的頻段受到了電磁干擾，就會對整個系統(tǒng)的正常運行造成威脅。文章以復(fù)雜系統(tǒng)中存在的內(nèi)外部干擾為研究基點，對復(fù)雜系統(tǒng)中的兼容性技術(shù)應(yīng)用進行研究。

關(guān)鍵詞：復(fù)雜系統(tǒng)；電磁兼容性；電磁干擾

前言

軍工電子系統(tǒng)中的接收器、發(fā)射器、轉(zhuǎn)發(fā)器等設(shè)備在運行過程中都會產(chǎn)生不同頻段的電磁信號，多種頻段的電路也會產(chǎn)生不同的電磁干擾，加之系統(tǒng)內(nèi)部無法預(yù)計的干擾源，都會對設(shè)備的運行造成不同程度的干擾，甚至使系統(tǒng)在正常運行時發(fā)生故障。指令與檢測信號中，也會混入一些干擾信號，從而導(dǎo)致程序混亂，指令與檢測信號異常；存儲器中的干擾信號可能會使其中的數(shù)據(jù)丟失或改變；內(nèi)部信號與外部信號的竄擾會降低計算機數(shù)字系統(tǒng)的安全性。所以，對電磁干擾進行抑制與防護，是復(fù)雜軍工電子系統(tǒng)試驗中必不可少的工作。

1 復(fù)雜系統(tǒng)中存在的干擾

在復(fù)雜系統(tǒng)中，其干擾來源于內(nèi)部與外部兩方面，其中，內(nèi)部干擾的種類較多，影響力也相對較大。

1.1 內(nèi)部干擾

一般來講，存在于系統(tǒng)內(nèi)部的電磁干擾主要有以下幾種：

第一，系統(tǒng)內(nèi)部的主要電磁干擾來源于系統(tǒng)天線之間的相互輻射，系統(tǒng)的內(nèi)部空間普遍狹小，在布置天線的過程中如果存在不合理性，就很有可能造成嚴重的射頻輻射，從而對系統(tǒng)造成干擾。

第二，一些運用單線制為主要供電方式的設(shè)備中，主線網(wǎng)系統(tǒng)中普遍運用設(shè)備的殼體作為電源的負線，而在公共地線中，會將所有的噪聲與瞬態(tài)干擾匯聚起來，再將其沿著設(shè)備殼體輸送給設(shè)備，從而造成系統(tǒng)干擾。

第三，設(shè)備內(nèi)部中設(shè)置的二次電源與直流發(fā)電設(shè)備所使用的直流電源中，都有波紋電壓的存在，這種電壓的頻帶相對較寬，在很大范圍內(nèi)都有低頻磁場的產(chǎn)生，且這種磁場的影響力較大，能夠以電源線耦合為載體，進入到用電設(shè)備中來，從而造成脈動電壓干擾，其中的峰值干擾會對低電平信號產(chǎn)生非常大的影響。

第四，設(shè)備中發(fā)電機的電壓負載與調(diào)節(jié)如果發(fā)生變化，其電壓也會在瞬間產(chǎn)生變化，這種變化的尖峰與浪涌電壓持續(xù)的時間雖然不長，但峰值較高，也會對系統(tǒng)造成較大干擾[1]。

第五，在軍工電子系統(tǒng)中，主要的耦合途徑除了天線耦合便是線間耦合，而從信號干擾的角度看，線間耦合卻是比天線耦合更重要的干擾因素。

第六，軍工電子設(shè)備中裝置的雷達發(fā)射機等高頻設(shè)備所發(fā)射出的射頻能量會通過設(shè)備上的縫隙進入到設(shè)備內(nèi)部，這些能量會造成大量的電磁泄漏，從而對系統(tǒng)造成嚴重干擾。

1.2 外部干擾

外部干擾指的是一些人為干擾，如工業(yè)干擾、無線信號干擾、移動信號干擾等，還包括一些自然干擾，如雷電干擾、靜電干擾、天電干擾、宇宙干擾等，這些都會對系統(tǒng)造成不同程度的電磁干擾。

2 電磁兼容性技術(shù)的應(yīng)用

2.1 干擾的測量方式

若要真正意義上消除復(fù)雜系統(tǒng)中存在的干擾，首先要對系統(tǒng)進行定量的電磁輻射測量，之后根據(jù)測量結(jié)果進行有針對性的防護。電磁兼容性測試需要以相關(guān)規(guī)范與標準為依托，運用專業(yè)的方法進行測試，根據(jù)標準中給定的限值，進行干擾判斷。進行電磁兼容性測量需要注意以下三個主要方面：

第一，對產(chǎn)品存在的輻射與傳導(dǎo)干擾進行測量，確定其所在的電磁環(huán)境，通過對系統(tǒng)電源鎖產(chǎn)生的電磁干擾特性而得出干擾源特性[2]。第二，對屏蔽殼體、濾波器以及接地系統(tǒng)的特性進行測量，從而得出干擾路徑的主要特性。第三，對產(chǎn)品輻射與傳導(dǎo)敏感度進行測量，還要測量系統(tǒng)中電磁兼容性的安全裕度、雷電與安全放電等，從而得出設(shè)備的相應(yīng)特性。

對復(fù)雜系統(tǒng)進行測試的過程中，可以根據(jù)設(shè)備的主要特點，有針對性的選擇測量方法、設(shè)備與場地。舉例來說，如果想要測量系統(tǒng)的輻射干擾，需要選擇半電波暗示作為測量場地；接收機為30-1000兆赫茲，天線為雙錐天線，還有接地平板等設(shè)備，都需要符合無線電干擾和抗擾度測量設(shè)備規(guī)范。

具體的測量方法為：將天線置于適當高度，且取水平極化方向，在接收機范圍內(nèi)通過峰值檢波初測；旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)臺，在干擾相對較大的點上尋找干擾電平的最大值；升降天線，在固定頻率點上尋找最大干擾電平；改變極化方向，重復(fù)測量[3]。

2.2 干擾的抑制

復(fù)雜軍工電子系統(tǒng)中的組成要素非常多，只有將每一個基礎(chǔ)要素的電磁兼容性特征充分考慮，才能夠有效抑制整個系統(tǒng)的干擾。具體的抑制方式有以下三方面：

2.2.1 對干擾源進行抑制

對干擾源進行抑制的主要方法便是降低干擾源的du/dt與di/dt，一般情況下，降低干擾源的du/dt的主要方式是將電容并聯(lián)在干擾源兩端；而降低干擾源的di/dt的主要方式是將電感或電阻串聯(lián)在干擾源回路中，也可以通過增加續(xù)流二極管的方式來抑制干擾源[4]。

2.2.2 對干擾傳播途徑進行抑制

從傳播途徑的角度劃分，主要有傳導(dǎo)干擾與輻射干擾兩種。傳導(dǎo)干擾主要是通過導(dǎo)線傳播的干擾，電源噪聲是其中危害最大的一種，從根本上講，電源噪聲屬于高頻干擾噪聲，其頻帶與有用信號不同，可以在導(dǎo)線上安裝濾波器或隔離光耦，以達到過濾高頻干擾的目的。輻射干擾主要是通過空間輻射傳播的干擾，可以通過擴大敏感器件與干擾源距離的方式降低干擾。

2.2.3 提升器件抗干擾能力

通過減少器件對干擾的獲取來降低干擾，如布線時減少回路換面積、加粗電源線與地線直徑、閑置的I/O口要接地、監(jiān)控單片機電源、降低晶振、減少對IC底座的使用等，這些方式都能夠在不同程度上提升器件的抗干擾能力。

3 結(jié)束語

復(fù)雜軍工電子系統(tǒng)中的儀器與設(shè)備相對較多，復(fù)雜程度較高，需要高度重視電磁干擾的治理與防護，這是系統(tǒng)實驗以前的重要工作，只有對電磁干擾的影響全面考慮，并加以抑制，才能夠?qū)⑾到y(tǒng)的效能更好的發(fā)揮出來。

參考文獻

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[2]王冰切，金德琨，歐陽紹修，等.電子戰(zhàn)特種飛機電磁兼容預(yù)設(shè)計技術(shù)[J].北京航空航天大學(xué)學(xué)報，2012，12（11）：247-248.

[3]蘇東林，王瓊，謝樹果，等.飛行器外部電磁環(huán)境分析與輻射安全裕度試驗方法研究[J].遙測遙控，2013，19（5）：132-134.

[4]扈羅全，劉小林，張潤涵，等.統(tǒng)計方法對國際測試標準技術(shù)條款制修訂的影響與應(yīng)用分析[J].標準科學(xué)，2011，22（12）：98-101.