電磁屏蔽技術(shù)在某雷達(dá)操控方艙結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

周立平 劉霞芳

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，現(xiàn)代電子設(shè)備日趨呈現(xiàn)體積小、通用化的特點(diǎn)，由于各種集成元件的使用與外界環(huán)境的影響，電磁對(duì)電子設(shè)備的干擾越來越大，造成電子設(shè)備性能的衰退。為了降低電磁對(duì)軍事裝備的影響，必須利用先進(jìn)的電磁屏蔽技術(shù)保證軍事行動(dòng)正常的運(yùn)行。文章通過對(duì)電磁屏蔽原理的闡述，詳細(xì)介紹了電磁屏蔽技術(shù)在某雷達(dá)操控方艙結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中具體應(yīng)用，有利于日后對(duì)軍事設(shè)備中電子屏蔽技術(shù)提供理論與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)健詞：電磁屏蔽；雷達(dá)操控方艙；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；應(yīng)用；經(jīng)驗(yàn)

1 電磁干擾的危害

在高科技發(fā)展的現(xiàn)代軍事行業(yè)中，對(duì)電子信息設(shè)備的科學(xué)技術(shù)要求越來越高。電子設(shè)備日趨向高、精、尖發(fā)展，具有高性能的電子設(shè)備可以有助于軍事環(huán)境中的偵查與反干擾，為軍事提供了很大的抗干擾的能力。但是由于軍事設(shè)備的系列化與小型化的發(fā)展，大規(guī)模的集成電路與大功率元件的使用對(duì)設(shè)備產(chǎn)生了很大的電磁干擾，再加上外界環(huán)境產(chǎn)生的電磁波的影響，因此對(duì)軍事效率產(chǎn)生了巨大的干擾。當(dāng)干擾程度超過電子設(shè)備元?dú)饧母蓴_程度限度時(shí)，電子設(shè)備的性能就會(huì)急劇降低，因此就很容易被敵方發(fā)現(xiàn)，造成極為嚴(yán)重的后果。

2 電磁屏蔽的原理

電磁屏蔽的原理就是利用導(dǎo)電或?qū)Т挪牧现瞥傻暮袣?、屏板[1]，將電磁能禁錮在一定的空間與范圍內(nèi)，使電磁場(chǎng)的力量通過導(dǎo)電或?qū)Т诺绕帘误w得到能量的減少。對(duì)于一個(gè)屏蔽介質(zhì)，屏蔽效能指的是電磁干擾源在屏蔽體放置前后的電磁場(chǎng)強(qiáng)度或功率之比。電磁波理論指出吸收損耗、反射損耗、及屏蔽體內(nèi)多次反射引起的修正項(xiàng)之和即為屏蔽效能。

屏蔽效能SE=201g│eYt│+201g│l/T1│+201g│-T2e2rt│

式中：t-屏蔽體的厚度；r-電磁波在屏蔽體的傳播常數(shù)；T1-傳輸系數(shù)；T2-兩界面間的多次反射系數(shù)。

電磁可以通過多種方式對(duì)電子設(shè)備進(jìn)行干擾，但干擾的過程必須具備三個(gè)要素：干擾源、接收電磁干擾的元件以及其傳播途徑，只有這三個(gè)要素同時(shí)具備電磁才能實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備元件的干擾，任何一個(gè)要素不具備時(shí)都會(huì)影響干擾過程。因此，我們可以通過遏制其中一個(gè)因素來達(dá)到消減電磁影響的作用。對(duì)于電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師往往都會(huì)采取相應(yīng)的方式去減弱設(shè)甚至消除電磁對(duì)設(shè)備的干擾。大多數(shù)情況下，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師會(huì)通過切斷傳播途徑的具體方式進(jìn)行電磁消除。

3 操控車電磁屏蔽設(shè)計(jì)

操控車是雷達(dá)系統(tǒng)至關(guān)重要的一部分，由方艙、底盤、配電箱、發(fā)電機(jī)等設(shè)備組成，同時(shí)操控車也是雷達(dá)系統(tǒng)電子設(shè)備的載體。操控車的運(yùn)行較為靈活，適合穩(wěn)定的運(yùn)輸，它升降的特點(diǎn)為現(xiàn)代軍事提供了很多便利之處。操控車對(duì)于電磁干擾的屏蔽性能的優(yōu)劣很大程度影響并決定了整個(gè)雷達(dá)系統(tǒng)的電磁屏蔽。如何將雷達(dá)系統(tǒng)的操控方艙進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使其達(dá)到最好的電磁屏蔽效能呢？下面為大家做出詳細(xì)的論述。

該測(cè)試的雷達(dá)操控車屬于一個(gè)長(zhǎng)方體大板方艙，3500mm×2400mm×1900mm，整個(gè)方艙利用螺釘、鉚釘進(jìn)行焊接，與端梁、側(cè)梁形成一個(gè)統(tǒng)一的整體。大板方艙由1mm厚的內(nèi)蒙皮與外蒙皮構(gòu)成，兩者之間填充的是聚胺脂泡沫。在雷達(dá)系統(tǒng)的操控方艙結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的規(guī)格要求中，對(duì)于應(yīng)急門、進(jìn)出風(fēng)口、各個(gè)拐角以及門縫等地方，對(duì)電磁波的屏蔽效能必須大于40dB，設(shè)這些接口處電磁波穿過壁厚為t的屏蔽體時(shí)的損耗量為A，則A=0.13t■

其中：t-屏蔽體壁的厚度；f-電磁波頻率；u-屏蔽材料的相對(duì)磁導(dǎo)率（已銅為基礎(chǔ)）；σ-屏蔽材料的相對(duì)電導(dǎo)率。

表1 常用金屬的相對(duì)電導(dǎo)率和磁導(dǎo)率

因此，當(dāng)屏蔽體為厚度是Imm的鋁板時(shí)，損耗量為A=0.13×1×■=40dB

當(dāng)電磁波頻率在10000MH2時(shí)，通過計(jì)算其吸收損耗均大于10dB，修正項(xiàng)可以忽略。我們可以利用雙層的金屬板來強(qiáng)化電磁屏蔽的效果，比如將雷達(dá)操控大板方艙中央的單層金屬板換成雙層的，至少能保證其屏蔽效果在40dB以上。對(duì)于一些不可避免的接口處，電磁的影響不容小覷，我們可以采用其他的技術(shù)手段增強(qiáng)其屏蔽電磁波干擾的效果。

3.1 孔口結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

利用雙層的經(jīng)過氧化的導(dǎo)電鋁板作為孔口門的設(shè)計(jì)，當(dāng)孔口門閉合的時(shí)候，能實(shí)現(xiàn)內(nèi)外門與內(nèi)外壁面的貼合，形成一個(gè)緊密的整體，在很多大程度減弱、阻隔了電磁波的傳播與干擾。對(duì)于孔口四周，可以采用裝屏蔽條的方式阻礙電磁波，屏蔽條相當(dāng)于一個(gè)密閉的襯墊，我們要綜合分析屏蔽條的結(jié)構(gòu)與成本，選擇最佳的導(dǎo)電橡膠進(jìn)行構(gòu)建，要注意的是屏蔽襯墊是由單一的屏蔽層組成，有時(shí)候?yàn)榱嗽黾悠帘我r墊的彈性與性能，我們會(huì)添加硅橡膠進(jìn)行構(gòu)建與設(shè)計(jì)。

3.2 通風(fēng)孔口設(shè)置通風(fēng)板

方艙壁面在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，不可避免的存在不同大小的小洞，這些洞都是為了通風(fēng)散熱，而且在雷達(dá)系統(tǒng)運(yùn)作的時(shí)候，這些小洞必須處于打開的狀態(tài)，因此比起方艙的其他結(jié)構(gòu)與位置，這些地方對(duì)于電磁屏蔽效果的要求更高。為了達(dá)到更好的電磁屏蔽效果，我們通常采用設(shè)置六角形蜂窩狀的通風(fēng)板的方式，因?yàn)樵陔姶挪ㄌ幱?00MHZ以上的時(shí)候，我們?nèi)绻捎玫氖请p層金屬網(wǎng)，其電磁波的屏蔽效果會(huì)明顯降低，金屬網(wǎng)過于密集還會(huì)導(dǎo)致通風(fēng)不利。蜂窩狀通風(fēng)孔板具有很多優(yōu)良的性能：（1）相對(duì)于其他金屬，對(duì)對(duì)電磁波的衰減作用更有效；（2）長(zhǎng)期暴露氧化之后仍然可靠堅(jiān)固，屏蔽效能不會(huì)發(fā)生太多改變。

3.3 改進(jìn)工藝裝配與接地形式

雷達(dá)操控方艙在設(shè)計(jì)過程中，還應(yīng)該注意工藝措施的優(yōu)化與改進(jìn)。（1）使用經(jīng)過熔焊、擠壓的金屬流動(dòng)工藝進(jìn)行操作；（2）提高蒙皮的平整度；（3）保證金屬元件表面的干凈與清潔；（3）防止產(chǎn)生電位差，使用同種金屬進(jìn)行連接。

為了雷達(dá)系統(tǒng)的操控方艙達(dá)到最好的電磁屏蔽效能，我們應(yīng)避免電磁感應(yīng)產(chǎn)生的危害，采用對(duì)方艙單點(diǎn)接地的方式降低對(duì)電磁波的干擾程度，方艙內(nèi)的設(shè)備與元件都可以通過接地過程聚集到外接線板上，再通過金屬性進(jìn)行大地。不僅避免了電位差對(duì)艙壁的危害，還有效增加了電磁屏蔽效能。

4 結(jié)束語

電子設(shè)備在軍事方面的廣泛應(yīng)用與普及，對(duì)電磁干擾的電磁屏蔽效能的要求也日益增高。文章通過對(duì)電磁屏蔽技術(shù)在具體的雷達(dá)操控方艙設(shè)計(jì)案例中應(yīng)用的分析與說明，為今后方艙的電磁屏蔽設(shè)計(jì)提供了發(fā)展方向。

參考文獻(xiàn)

[1]段玉康.方艙電磁屏蔽技術(shù)研究[D].電子科技大學(xué)，2009.