二次雷達(dá)設(shè)備機(jī)房靜電防護(hù)

民航江蘇空管分局徐連導(dǎo)航站 汪晉峰

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二次雷達(dá)設(shè)備機(jī)房靜電防護(hù)

民航江蘇空管分局徐連導(dǎo)航站 汪晉峰

【摘要】靜電對(duì)精密設(shè)備的影響；靜電潛在的危害及防護(hù)對(duì)策。

【關(guān)鍵詞】雷達(dá)接收機(jī)；自動(dòng)增益控制（AGC）；靈敏度時(shí)間控制（STC）

引言

單脈沖二次雷達(dá)機(jī)房主要有收發(fā)機(jī)、錄取器、雷達(dá)頭數(shù)據(jù)處理器和監(jiān)視單元等設(shè)備組成。機(jī)房的靜電源在一定條件下產(chǎn)生的靜電放電（ESD），其對(duì)電子設(shè)備的危害主要表現(xiàn)為瞬態(tài)電磁干擾，雷達(dá)接收機(jī)與其它電子設(shè)備相比較，其對(duì)電磁干擾的敏感度要大一些，主要原因?yàn)椋?、接受機(jī)屬于高靈敏度電子設(shè)備，臨界靈敏度一般在-110dBm～100 dBm，其概念為1毫瓦的雜波功率源只要有1×10-10mw功率耦合到接收機(jī)的輸入端并在接收通道中進(jìn)行變頻放大，就可能在接收機(jī)的輸出端造成干擾。2、接收機(jī)電路之間的耦合和干擾要比同一類型的電路復(fù)雜的多。3、接收系統(tǒng)是一種變頻系統(tǒng)，不論是接收機(jī)還是頻率源，在產(chǎn)生各種需要的頻率的同時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生若干不需要的諧波和雜波。主要表現(xiàn)：在實(shí)際工作過程中，ESD致使的晶體管工作點(diǎn)的偏移、環(huán)境溫度的影響等將使AGC發(fā)生偏差。AGC是一種反饋技術(shù)，作用是調(diào)整接收機(jī)的增益，使系統(tǒng)保持適當(dāng)?shù)脑鲆娣秶?，平衡接收機(jī)和（Σ）差（Δ）通道的增益。接收機(jī)增益確定了接收機(jī)輸出信號(hào)的幅度，而在單脈沖跟蹤雷達(dá)中，幅度與相位的穩(wěn)定性直接影響著測(cè)角精度。自動(dòng)增益控制（AGC）和靈敏度時(shí)間控制（STC）是雷達(dá)接收機(jī)抗飽和、擴(kuò)展動(dòng)態(tài)及保持接收機(jī)增益穩(wěn)定的主要措施?，F(xiàn)就本場(chǎng)機(jī)房現(xiàn)狀部分闡述靜電放電、危害、防護(hù)原則及方法。

一、靜電放電

靜電放電是指帶電體周圍的場(chǎng)強(qiáng)超過周圍介質(zhì)的絕緣擊穿場(chǎng)強(qiáng)時(shí)，因介質(zhì)產(chǎn)生電離而使帶電體上的靜電荷部分或全部消失的現(xiàn)象。作為一種常見的近場(chǎng)危害源，ESD過程中可形成高電壓、強(qiáng)電場(chǎng)、瞬時(shí)大電流，其電流波形的上升時(shí)間可小于1ns，并伴隨有強(qiáng)電磁輻射，形成靜電放電電磁脈沖（ESD EMP）。靜電放電電磁脈沖不僅可以對(duì)電子設(shè)備造成嚴(yán)重干擾和損壞，而且還可能形成潛在性危害，使電子設(shè)備的工作可靠性降低，引發(fā)重大工程事故。尤其是潛在性失效具有隱蔽性，很難檢測(cè)。

二、靜電危害

由于靜電是普遍存在的，而且ESD是一種隨機(jī)過程，可以改變半導(dǎo)體器件的電性能，使它降級(jí)或損壞，擾亂電子設(shè)備的正常維護(hù)操作，引發(fā)設(shè)備故障或損壞，帶電體表面的靜電荷能夠吸引污染物，當(dāng)硅晶體或器件的電路部分沾染了灰塵，就會(huì)造成電路不可預(yù)測(cè)的缺陷，2006年3月本場(chǎng)雷達(dá)設(shè)備脫機(jī)清洗前，檢測(cè)污染度（灰塵、油污、累計(jì)靜電）就屬于重度污染。對(duì)于電子設(shè)備，靜電危害具有以下特點(diǎn)：

1、普遍性和隨機(jī)性：只要電子元器件接觸或靠近超過其靜電放電敏感電壓閾值的帶電體存在，就有可能發(fā)生靜電放電損壞，而由于靜電可以在任何兩種物體接觸分離的條件下產(chǎn)生，故電子元器件的靜電放電損傷有可能在設(shè)備使用維護(hù)的任一環(huán)節(jié)時(shí)發(fā)生，具有很大的普遍性和隨機(jī)性。

2、隱蔽性：在電子器件的人為維護(hù)過程中，一般情況下，人體操作過程中常常會(huì)帶上靜電，其靜電電位會(huì)達(dá)到1～2KV范圍。發(fā)生靜電放電時(shí)，人體一般并無(wú)感覺，而電子元器件卻在人們不知不覺中受到損傷。

三、靜電危害防護(hù)原則

確立靜電安全防護(hù)原則的最基本依據(jù)是形成靜電危害的三個(gè)基本條件，另外，靜電危害的作用機(jī)理和特點(diǎn)，危險(xiǎn)靜電源與靜電敏感物質(zhì)之間的能量耦合途徑與模式，也是確立靜電安全防護(hù)原則和靜電防護(hù)措施的重要依據(jù)。

1、控制靜電起電量和電荷積聚，防止危險(xiǎn)靜電源的形成。

2、使用靜電感度低的物質(zhì)，降低場(chǎng)所危險(xiǎn)程度。

3、采用綜合防護(hù)加固技術(shù)，阻止ESD能量耦合。

四、遵照靜電安全防護(hù)原則，為防止靜電危害采取的方法對(duì)策

1、控制靜電起電率防止危險(xiǎn)靜電源的形成：靜電起電率是指單位時(shí)間物體上電荷的增加量，電荷消散速率是指單位時(shí)間物體上泄漏電荷和通過空氣中和的電荷總量。危險(xiǎn)靜電源的形成是由于物體的靜電起電率大于電荷消散速率，使物體電荷總量不斷積累形成了靜電帶電體。靜電起電率與電荷消散速率相比越大，帶電體上積累的電荷越多，對(duì)地電位越高，積累的靜電能量越高，這種靜電源就越危險(xiǎn)。所以，有效的控制靜電起電率，是防止靜電危害的基本對(duì)策之一。（1）減少物體間摩擦；（2）控制物體之間的接觸分離速度和次數(shù)，同時(shí)使運(yùn)動(dòng)物體的速度緩慢變化，實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)盡量減少機(jī)柜門的開啟次數(shù)，特別是側(cè)面門。

2、增大電荷消散速率防止電荷積聚：（1）提高環(huán)境的相對(duì)濕度。當(dāng)相對(duì)濕度增加到50%時(shí)，一般物體的靜電帶電量明顯減少，當(dāng)相對(duì)濕度在65%以上時(shí)，幾乎所有物體的表面電阻率都減少，提高了物體的電荷泄漏速率。Alenia二次雷達(dá)設(shè)備的維護(hù)手冊(cè)上要求機(jī)房的相對(duì)濕度滿足50%～70%，連云港位于淮河以北，除夏季以外，機(jī)房在未采取加濕情況下，經(jīng)測(cè)室內(nèi)相對(duì)濕度一般在38.6%左右，地面泄漏電阻在1×109Ω，這就要求通過制造一個(gè)人造的小氣候環(huán)境，使局部空間的相對(duì)濕度人為的提高到所需的水平，如使用恒溫恒濕調(diào)節(jié)器。加濕法消除靜電危害效果明顯，易操作，但也存在問題應(yīng)注意：a、有些加濕手段本身也能產(chǎn)生靜電。b、高濕度不僅成本昂貴，而且潮濕，易增加設(shè)備銹蝕的機(jī)會(huì)。（2）在靜電危險(xiǎn)場(chǎng)所進(jìn)行合理的靜電接地和搭接，使物體保持有電荷泄漏的良好通道。本場(chǎng)機(jī)房通過鋪設(shè)防靜電地板進(jìn)行靜電接地，現(xiàn)測(cè)地面泄漏電阻為1×109Ω，應(yīng)滿足《SJ/T10796-2001》防靜電活動(dòng)地板通用規(guī)范。（3）在雷達(dá)設(shè)備機(jī)房，可使用離子風(fēng)等靜電中和消除器，定期中和設(shè)備上積累的電荷，使危險(xiǎn)靜電源不能形成。

3、采用抗ESD設(shè)計(jì)和防護(hù)加固技術(shù)提高電路抗電磁干擾能力。

4、加強(qiáng)對(duì)靜電危害工作區(qū)人員和移動(dòng)目標(biāo)的靜電控制：在許多情況下，人體是主要的靜電源。一些簡(jiǎn)單的活動(dòng)，譬如四處走動(dòng)或者修理設(shè)備過程中就會(huì)產(chǎn)生上千伏特的電壓。如果不加以適當(dāng)?shù)目刂疲@些靜電荷就會(huì)對(duì)電磁敏感器件造成危害（人體ESD模型）。（1）維護(hù)人員必須正確佩帶防靜電腕帶，確保腕帶可靠接地、腕帶和人體皮膚的良好接觸。腕帶必須經(jīng)常測(cè)試，以保證人體始終靜電接地。（2）在靜電危險(xiǎn)場(chǎng)所，不準(zhǔn)脫換衣服，不準(zhǔn)擁抱、跑跳，因?yàn)樵诟稍锃h(huán)境，上述行為皆可能產(chǎn)生較高的起電率，并可以保持很高的靜電電位（最高可達(dá)60KV）。（3）結(jié)合防靜電地板使用導(dǎo)電鞋、防靜電鞋或足跟接地器，構(gòu)成接地路徑。機(jī)房?jī)?nèi)不能使用自動(dòng)鞋套機(jī)（塑料帶）。

五、結(jié)語(yǔ)

關(guān)于設(shè)備機(jī)房的靜電防護(hù)，最重要的是加強(qiáng)靜電安全管理，它是貫徹上述“原則”、“方法”的基本保證，也是靜電防護(hù)工作中最基本的要求。只有加強(qiáng)靜電安全管理工作，才能使各項(xiàng)防護(hù)原則和有關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)貫徹實(shí)施，使防護(hù)器材和設(shè)施得到維護(hù)保養(yǎng)，確保設(shè)備機(jī)房靜電危害徹底消除。