飛機(jī)電纜對(duì)電磁干擾的抑制探討

李明飛 崔振 公彥德

摘要：在飛機(jī)上合理地進(jìn)行電線電纜的敷設(shè)往往才能夠更好地減少設(shè)備之間存在的電磁耦合，并在之后更好地抑制電磁干擾。本文通過分析不同種類電纜的分類、各類線路之間的最小間距和同軸電纜本身的抗干擾特性等內(nèi)容，以便更加系統(tǒng)地分析飛機(jī)電纜對(duì)電磁干擾的抑制作用，希望能夠給大家更多的參考性意見。

關(guān)鍵詞：飛機(jī)電纜；電磁干擾；抑制措施

飛機(jī)作為現(xiàn)代的交通運(yùn)輸工具正在使得人們的生活變得越來(lái)越便利，但是飛機(jī)在使用的過程中非常容易受到電磁的干擾。包括干擾源、耦合電路和敏感體這三個(gè)基本要素都會(huì)使飛機(jī)在飛行的過程中產(chǎn)生電磁干擾。而只有更好地提高設(shè)備的電磁兼容能力才能夠更好地防止電磁干擾的發(fā)生。由于飛機(jī)上的電纜擔(dān)負(fù)著信號(hào)傳輸?shù)闹匾蝿?wù)，所以尤其需要在電纜內(nèi)部加入抑制干擾的技術(shù)。本文主要就飛機(jī)電纜對(duì)電磁干擾的抑制策略進(jìn)行全面的分析。

1.飛機(jī)電纜的種類

飛機(jī)的電纜主要是由絕緣層內(nèi)部多根導(dǎo)線和外部的保護(hù)層組成的。而不同材料外保護(hù)的保護(hù)層和絕緣層會(huì)讓飛機(jī)電纜呈現(xiàn)出不同的特性。一般來(lái)說(shuō)，常用的電纜結(jié)構(gòu)有如下幾種：

第一種是外部包有絕緣材料的單實(shí)芯線和多芯線；第二種指的是多股線纜扭在一起的線路，它被稱之為多絞線；第三種被稱之為屏蔽電纜。一般都會(huì)在同一根屏蔽電纜的內(nèi)部有一根或者多根絕緣芯線；第四種被稱為同軸電纜。單根或者兩根已被絕緣的芯線在外面包上了一層同軸結(jié)構(gòu)的屏蔽網(wǎng)線。

2.電磁干擾和飛機(jī)電纜之間的關(guān)系

廣大干擾源產(chǎn)生的電磁信號(hào)一般都需要通過耦合通道才能夠更好地到達(dá)敏感設(shè)備。各種干擾信號(hào)也會(huì)通過各種耦合裝置來(lái)更好地進(jìn)入到系統(tǒng)或者分系統(tǒng)的內(nèi)部的連接電纜中。在大多數(shù)情況下，電磁耦合的現(xiàn)象都會(huì)發(fā)生在同一束電線或者電纜之間。

低頻磁場(chǎng)耦合本質(zhì)上屬于一種相互阻抗的耦合技術(shù)。其耦合的量主要與干擾信號(hào)的頻率、電纜之間的間距、耦合的長(zhǎng)度、電路阻抗和屏蔽層接地方式有很大的關(guān)系。電容耦合也可被看成是一種互阻抗耦合。通過增大電纜之間的距離往往能夠更好地減小電容耦合[1]。對(duì)于低阻抗電路而言，電感性耦合為主要的干擾方式。對(duì)于高阻抗電路而言，電容性耦合為主要的干擾方式。

布線不當(dāng)一般都會(huì)引發(fā)大量的電磁干擾。而布線設(shè)計(jì)也會(huì)在很大程度上降低電磁的耦合。

3.不同類型電纜對(duì)電磁干擾的抑制作用

3.1扭絞線抑制干擾的原理

扭絞線是飛機(jī)電纜在鋪設(shè)過程中最常用的一種電線交叉形式。信號(hào)線和電源線只有和它相互扭絞在一起時(shí)才能夠更好地發(fā)揮作用。一般的扭絞線都會(huì)以兩芯和三芯的方式出現(xiàn)。在鋪設(shè)飛機(jī)電纜的過程中，扭絞線特有的平衡結(jié)構(gòu)通常都可以用來(lái)控制因?yàn)殡娎|敷設(shè)所引發(fā)的電磁干擾信號(hào)。

如圖1所示，當(dāng)使用扭絞線來(lái)連接電磁干擾源和負(fù)載時(shí)，經(jīng)常會(huì)因?yàn)閷?dǎo)線的不斷扭絞而讓臨近小環(huán)路的磁場(chǎng)方向變得相反。假設(shè)在扭絞線外存在某一點(diǎn)P，各個(gè)小環(huán)路所產(chǎn)生的干擾磁場(chǎng)就會(huì)在該點(diǎn)彼此不斷地抵消，最終使得電磁干擾信號(hào)對(duì)該點(diǎn)的影響進(jìn)一步減小，只有這樣才能夠真正有效控制電磁干擾源和負(fù)載對(duì)鄰近設(shè)備的干擾。

當(dāng)扭絞線被使用于電磁干擾信號(hào)較為敏感的電路時(shí)，一般相鄰小環(huán)路感應(yīng)過程中所生成的電磁干擾信號(hào)不僅大小相等，而且在使用的過程中都會(huì)因此互相抵消，這樣才能夠更好地實(shí)現(xiàn)對(duì)電磁干擾信號(hào)的抑制。而事實(shí)也證明，單位長(zhǎng)度導(dǎo)線扭的次數(shù)被使用的越多，電磁干擾信號(hào)的抑制效果也就會(huì)變得越好。

3.2屏蔽電纜抑制干擾的原理

飛機(jī)上的屏蔽電纜主要通過電磁屏蔽來(lái)抑制電磁干擾。一般而言，屏蔽電纜主要是以導(dǎo)電和導(dǎo)磁的材料制成特殊的屏蔽網(wǎng)。在使用的過程中可以先將電纜暫時(shí)封閉起來(lái)，從而形成一個(gè)電磁隔離區(qū)，只有這樣，電纜內(nèi)部的電磁場(chǎng)也不會(huì)影響到外部的設(shè)備。而來(lái)自電纜外部的輻射也不會(huì)影響到電纜本身。

屏蔽網(wǎng)主要可以通過吸收能量、反射能量和抵消能量的方式來(lái)對(duì)內(nèi)部的電磁波進(jìn)行抑制。當(dāng)干擾的電磁波為f高頻電磁波時(shí)，尤其需要在屏蔽網(wǎng)內(nèi)部加入低電阻率的金屬材料。只有這樣才能夠讓材料本身形成漩渦，并將干擾過程中產(chǎn)生的電場(chǎng)和磁場(chǎng)更好地抵消掉，真正達(dá)到屏蔽的效果。而當(dāng)干擾的電磁波為低頻電磁波時(shí)，也就應(yīng)該將高磁導(dǎo)率的材料融入屏蔽網(wǎng)內(nèi)部，這樣就會(huì)將干擾的磁力線更好地限制于屏蔽網(wǎng)的內(nèi)部，防止磁性擴(kuò)散出去。也只有使用不同的材料組成多層的屏蔽電纜才能夠同時(shí)屏蔽高頻電磁波和低頻電磁波。

目前，在飛機(jī)上最常用的屏蔽網(wǎng)接地施工方法主要包括抽線法、金屬環(huán)法、RSK屏蔽環(huán)法和焊錫管法這四種[2]。在飛機(jī)上，可以先將飛機(jī)的外殼作為等位面，再讓屏蔽接地法讓已經(jīng)累積起來(lái)的靜電電荷通過飛機(jī)的外殼釋放出去。這樣還可以給頻率較高的電磁干擾提供抗低阻的通道，從而才能夠達(dá)到更好地抑制電磁干擾的目的。

3.3同軸電纜抑制干擾的原理

作為一類非平衡電線的同軸電纜，它本身有著非常均勻的抗阻性，且整個(gè)過程中的損耗也較低，目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于高頻信號(hào)的傳輸過程中。在抗干擾的過程中主要可以將其差模干擾的模式分成兩個(gè)部分。第一種是通過對(duì)電纜的干擾來(lái)使電纜的表層能夠產(chǎn)生特定的干擾電流；第二種是通過電纜的轉(zhuǎn)移抗阻來(lái)使得表面的電流更多地轉(zhuǎn)換成差模電壓，并更好地作用在放大器和邏輯電路的輸入端。這樣一個(gè)過程可以使得外界的干擾電平在很大程度上被衰減。

在飛機(jī)上，通常都會(huì)使用與鐵氧體相似的損耗材料來(lái)填充如同軸電纜內(nèi)部。也可以在實(shí)際操作的過程中在鐵氧體的內(nèi)部和外部都鍍上一層銀涂層，從而達(dá)到更好地抑制干擾的作用。正因?yàn)殡娎|內(nèi)部的損耗媒質(zhì)有很大的高頻衰減作用，這也就在另外一方面使得同軸電纜對(duì)于電磁干擾有著更好的抑制的效果。

4.結(jié)束語(yǔ)

作為一名專業(yè)的飛機(jī)設(shè)計(jì)和制造人員，一定要在第一時(shí)間更好地解決飛機(jī)電纜的電磁防護(hù)工作，并在工作的過程中自覺地按照相關(guān)規(guī)定來(lái)進(jìn)行。只有這樣才能夠更好地保證飛機(jī)能夠安全可靠地運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]李建華，鐘達(dá)，梅剛?cè)A，安紹峰.電子設(shè)備的電磁屏蔽研究[J].工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，2015（3）：129-134.

[2]張建軍，宋書善.電磁干擾的途徑和抑制技術(shù)[J].濟(jì)南交通高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，2016（3）：129-134.