淺析航空計算機的電磁兼容性

高海濤

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淺析航空計算機的電磁兼容性

高海濤

民航西北空中交通管理局寧夏分局，寧夏 銀川 750000

大多數(shù)航空計算機設備中的元器件和電子線路具有工作信號電平低、速度快、元器件安裝密度高等特點，因而對電磁干擾比較敏感。如何抑制電磁干擾、防止相互間的有害影響，已成為計算機設備和自動化系統(tǒng)能否可靠運行的關鍵技術之一。簡述了電磁兼容性與電磁干擾以及航空計算機電磁兼容的特點，對航空計算機電磁兼容性的設計進行了探討分析。

電磁兼容性；電磁干擾；航空計算機；特點；設計

1 電磁兼容性與電磁干擾的概述

電磁兼容性（EMC）是指設備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中符合要求運行并不對其環(huán)境中的任何設備產(chǎn)生無法忍受的電磁騷擾的能力。因此，EMC包括兩個方面的要求：一方面是指設備在正常運行過程中對所在環(huán)境產(chǎn)生的電磁騷擾（Electromagnetic Disturbance）不能超過一定的限值；另一方面是指設備對所在環(huán)境中存在的電磁騷擾具有一定程度的抗擾度，即電磁敏感性（即EMS）。電磁兼容性比較切貼的定義為：裝置回系統(tǒng)在其設置的預定場所投入實際運行時，既不受周圍電磁環(huán)境的影響，又不影響周圍的環(huán)境，也不發(fā)生性能惡化和誤動作，而能按設計要求正常工作的能力。

電磁干擾是對電子設備工作性能有害的電磁變化現(xiàn)象。電磁干擾不僅影響電子設備的正常工作，甚至造成電子設備中的某些元器件損害。因此，對電子設備的電磁兼容技術要給予充分的重視。既要注意電子設備不受周圍電磁干擾而能正常工作，又要注意電子設備本身不對周圍其它設備產(chǎn)生電磁干擾，影響其它設備正常運行。

形成電磁干擾要素.一般情況下，形成電磁干擾的要素有三個：①電磁干擾源；②耦合途徑或傳播通道；③敏感設備。電磁干擾的傳播途徑包括傳導耦合和輻射耦合。傳導耦合必須在干擾源和敏感設備之間有完整的電路連接。這個傳輸電路可包括導線、設備的導電部分、供電電源、公共阻抗、接地平面、電阻、電感、電容和互感元件等。輻射耦合是通過介質以輻射電磁波形式傳播，干擾能量按電磁波的規(guī)律向周圍空間發(fā)射，常見的輻射耦合有三：①干擾源天線發(fā)射的電磁波被敏感設備天線以外接收，稱為天線對天線耦合；②空間電磁場經(jīng)導線感應而耦合，稱為場對線的耦合；③兩根平行線之間的高頻信息感應，稱為線對線感應耦合。傳導耦合包括互傳導耦合和導線間的感性與容性耦合。輻射耦合包括近場耦合和遠場耦合。電磁干擾敏感設備一般將端口分為以下5類：外殼端口；交流電源端口；直流電源端口；控制線＼信號線端口；接地端口，即系統(tǒng)和地活參考地之間連接。

2 航空計算機電磁兼容的特點

在現(xiàn)代的航空動力設計之中，處理系統(tǒng)要求較高，這些高指標使得航空發(fā)動機本身的結構變得極為復雜[1]。機械液壓式的電子控制系統(tǒng)能夠滿足傳統(tǒng)航空發(fā)動機的有效運行，但是其本身所占空間較大，對于現(xiàn)代所要求的復雜控制有難以避免的問題。這也就使得發(fā)動機的數(shù)字化逐步成為方向。航空發(fā)動機實現(xiàn)了數(shù)字化之后，本身體積較小，工作能力較為可靠，對于設備運行的控制功能也極為強大，數(shù)字化控制系統(tǒng)是諸多軍事強國先后開發(fā)的控制對象[2]。

3 航空計算機電磁兼容性的設計分析

在進行航空計算機電磁兼容設計過程中，必須考慮許多內容：首先考慮電纜設計，其中主要是電纜的材料選擇，其次就是設備結構設計。結構設計十分重要，能夠最大限度地減少電磁干擾，在此基礎之上，可以安裝濾波器和接地設計。

3.1 電纜設計

在進行低頻傳輸?shù)臅r候，高磁導率的電纜材料的屏蔽效應較高，不過傳輸頻率較高的時候，高導電性材料磁屏的屏蔽效應更優(yōu)于高磁導率材料。高頻時的高導電性材料有較高的屏蔽能力，主要原因就是頻率升高導致磁導率下降，波阻抗增加。所以，在進行電纜設計的時候應考慮材料選取。

3.2 結構設計

屏蔽效應實際上就是采用屏蔽體來降低電磁能量傳輸?shù)拇胧?。屏蔽體一般而言主要是采用電磁傳輸對裝置封閉的阻擋層，這個阻擋層可以導電或導磁，也可以是非金屬的吸收填料。在結構上其屏蔽目的主要有兩方面：一是對內部輻射區(qū)內的電磁能量泄漏進行控制；二是對外部輻射進到區(qū)域進行限制。如果將設備外部箱體設計為完全的密閉導電體，就能夠同時實現(xiàn)以上兩個目的。不過實際的設備要考慮到散熱以及維護等各方面因素，導致其不可能設計成為完全密閉體，在設計上必然形成縫隙。這些縫隙就可能致使屏蔽體之內的電流在局部出現(xiàn)不連續(xù)，這也是屏蔽效應下降的最重要原因。在結構設計過程中，一定要考慮盡量減少縫隙或者孔洞的量，以發(fā)揮最大程度的電磁屏蔽作用。

3.3 濾波器設計

在單獨對多臺設備進行電磁兼容試驗時，很少出現(xiàn)電磁干擾的問題，不過一旦把兩個設備進行連接之后，就無法滿足電磁兼容要求，此時電纜實際上就是接收與輻射天線作用。這時主要措施就是加裝濾波器，將電磁干擾沿著信號線傳播路徑切斷，直接和屏蔽一起構成整個防電磁干擾系統(tǒng)。不管是對干擾源的抑制，還是對耦合的消除都可以考慮用濾波技術來進行改善。濾波系統(tǒng)能夠有效地壓縮干擾頻譜，而當干擾的頻譜和有用信號的頻帶不同時，就可以采用電磁干擾濾波器把沒有信息的干擾進行濾除。所以較為恰當?shù)剡x擇并且正確使用濾波器，能夠很好地抑制傳導干擾。濾波技術本身就是從干擾信號之中對信號分量進行提取的方法。即便使用設計很好且能正確接地的屏蔽系統(tǒng)，仍可能存在干擾能量傳導到系統(tǒng)之中，只有采用濾波器才能夠最大限度地減少干擾信號[3]。

3.4 接地設計

接地屬于一個基本的技術要求，這個要求是電路或者系統(tǒng)正常工作內容中的，因為任何存在的電流都經(jīng)地線而形成不間斷的回路。但是地線與接地平面總會存在一定數(shù)值的阻抗，這個阻抗直接導致兩個接地點之間存在一定量的電壓信號，進而導致干擾接地。恰當?shù)剡M行接地能對高頻的騷擾信號形成低阻抗的通路，這樣能夠達到抑制高頻信號對電子設備形成干擾的目的。由此可以看到，接地存在接地阻抗引發(fā)接地的干擾情況，接地也是一種抑制干擾較為有效的技術性措施。

4 結語

綜上所述，為了達到電磁兼容性要求，需要綜合采用幾種方法，才能起到良好的效果。并且提高電子設備的電磁兼容能力，必須從開始設計時就給予電磁兼容性以足夠的重視。

[1]姜茂仁,吳波,陳瓊.基于航空ATE的微波信號集中控制設計[J].計算機與現(xiàn)代化,2013(10):62-64.

[2]劉躍芹,戢剛,謝致清.淺析電磁屏蔽對機載航空電子設備的重要性[J].科學與財富,2015(5):112.

[3]張立輝,張旭,張守鵬,等.機載加卸載設備的電磁兼容設計[J].工業(yè)控制計算機,2015,28(6):170-171.

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