艦船信息系統(tǒng)信號(hào)接地的電磁兼容性分析

陳渝

摘要：在現(xiàn)代艦船的建設(shè)上電磁兼容性是非常重要的一項(xiàng)性能，現(xiàn)階段能夠改善電磁兼容性的重要手段就是構(gòu)建電磁信號(hào)接地系統(tǒng)。本文就從系統(tǒng)和設(shè)備的角度來(lái)對(duì)艦船信息系統(tǒng)的接地技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的分析，并給出了一系列可行的設(shè)計(jì)方案和建議，希望能夠給相關(guān)人士帶來(lái)幫助。

關(guān)鍵詞：艦船信息系統(tǒng);信號(hào)接地;電磁兼容性

引言：

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，各國(guó)的科技水平開(kāi)始不斷地提高，艦船信息系統(tǒng)的處理能力和各項(xiàng)功能也開(kāi)始逐漸地被優(yōu)化，突出表現(xiàn)為系統(tǒng)的開(kāi)始擴(kuò)展，當(dāng)前我國(guó)擁有的水面艦船作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)一共有100多臺(tái)設(shè)備，并且每個(gè)設(shè)備之間都存在著復(fù)雜的系統(tǒng)，再加上艦船信息系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中很容易受到外界因素的影響，無(wú)法正常發(fā)揮信號(hào)接地系統(tǒng)的作用，甚至?xí)绊懪灤畔⑾到y(tǒng)的正常傳輸。因此必須要加強(qiáng)對(duì)艦船信心系統(tǒng)接地設(shè)計(jì)的重視，讓其可以更好地發(fā)揮作用保證艦船信號(hào)系統(tǒng)信號(hào)接地的電磁兼容性。

一、電磁兼容性的概念

自從電子系統(tǒng)降噪技術(shù)在70年代中期出現(xiàn)以來(lái)，主要由于美國(guó)聯(lián)邦通訊委員會(huì)在1990年和歐盟在1992提出了對(duì)商業(yè)數(shù)碼產(chǎn)品的有關(guān)規(guī)章，這些規(guī)章要求各個(gè)公司確保它們的產(chǎn)品符合嚴(yán)格的磁化系數(shù)和發(fā)射準(zhǔn)則。符合這些規(guī)章的產(chǎn)品稱為具有電磁兼容性。電磁兼容性主要是指設(shè)備或系統(tǒng)在符合要求的電磁環(huán)境下正常運(yùn)行，并且不會(huì)對(duì)環(huán)境中的任何設(shè)備產(chǎn)生無(wú)法忍受的電磁騷擾的能力。因此，EMC包括兩個(gè)方面的要求：一方面是指設(shè)備在正常運(yùn)行過(guò)程中對(duì)所在環(huán)境產(chǎn)生的電磁騷擾，也不能超過(guò)一定的限值;另一方面是指設(shè)備對(duì)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?，F(xiàn)階段對(duì)于電磁兼容性的主要措施就是接地，接地目的有三個(gè)：一是讓電路系統(tǒng)中的所有單元電路都有一個(gè)公共的參考零電位，保證電路系統(tǒng)正常運(yùn)行;二是要防止外界電磁場(chǎng)的干擾，達(dá)到很好的屏蔽效果;三是要保證安全工作。當(dāng)發(fā)生直接雷電的電磁感應(yīng)時(shí)，接地可以有效地避免艦船系統(tǒng)遭到毀壞。另外一般大地接地電阻一般要很小，不能超過(guò)規(guī)定值。

二、對(duì)信號(hào)接地設(shè)備的考慮

（一）對(duì)設(shè)備信號(hào)接地的設(shè)計(jì)

在對(duì)設(shè)備進(jìn)行信號(hào)接地進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候可以采取混合單點(diǎn)接地的模式來(lái)將各個(gè)信號(hào)通過(guò)信號(hào)接地匯流排連接起來(lái)。如果在每個(gè)單元電路都采取了有效的電磁兼容性設(shè)計(jì)，就要讓各個(gè)線路的信號(hào)都趨于穩(wěn)定，這樣一來(lái)可以大大減少信號(hào)接地工作的設(shè)計(jì)工作量。另外如果信號(hào)接地過(guò)程沒(méi)有順利完成，整個(gè)設(shè)備的電磁兼容性都會(huì)受到影響，一旦設(shè)備邏輯單元產(chǎn)生干擾信號(hào)就導(dǎo)致過(guò)接地導(dǎo)體就會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)空間輻射，這種輻射效應(yīng)的頻率會(huì)在接地導(dǎo)體的附近格外明顯[1]。

（二）互連電纜接地

通常情況下在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸?shù)臅r(shí)候會(huì)采用一些雙屏蔽的多芯電纜，有的時(shí)候也會(huì)和帶有濾波功能的連接器一起使用，這樣一來(lái)可以達(dá)到更好的效果。在互連電纜中，電力施工人員通常會(huì)忽視對(duì)射頻和視頻同軸接地的問(wèn)題，其中最常見(jiàn)的錯(cuò)誤就是沒(méi)有在連接器和電纜外層編織護(hù)套之間產(chǎn)生環(huán)接。要知道和普通的電纜外層編織護(hù)套不同，電纜外層編織護(hù)套一般可以提供信號(hào)回流，如果是在一些電磁兼容性要求比較高的場(chǎng)合可以采取特殊的雙層屏蔽同軸電纜。

三、艦船信號(hào)系統(tǒng)信號(hào)接地的電磁兼容性

對(duì)于艦船來(lái)說(shuō)，由于它的空間有限，再加上其內(nèi)的電氣、電子設(shè)備等分布比較密集，電磁內(nèi)部的環(huán)境也比較的復(fù)雜，很容易受到外界電磁的干擾，影響整個(gè)設(shè)備的正常運(yùn)行。艦船信號(hào)系統(tǒng)信號(hào)接地的電磁兼容性作為系統(tǒng)電磁兼容性設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，信號(hào)接地過(guò)程和屏蔽、濾波以及信號(hào)的完整性等都有很大的關(guān)系，因此必須要加強(qiáng)對(duì)信號(hào)接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和測(cè)試，不斷地優(yōu)化接地效能的評(píng)估體系。

四、艦船信號(hào)系統(tǒng)信號(hào)接地的電磁兼容性分析

通常在對(duì)艦船信號(hào)系統(tǒng)信號(hào)接地的電磁兼容性進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候常見(jiàn)的問(wèn)題就是很多設(shè)計(jì)人員會(huì)將接地系統(tǒng)看作一個(gè)水塘，但是實(shí)際上接地系統(tǒng)的本質(zhì)就是給電流提供通路，這樣干擾噪聲就不會(huì)在連入接地系統(tǒng)之后下消失。這一點(diǎn)設(shè)計(jì)人員一定要格外注意，接地系統(tǒng)阻斷頻率變化的通路特性對(duì)于艦船信號(hào)系統(tǒng)信號(hào)接地的電磁兼容性非常重要。

在實(shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程中由于受到非預(yù)期通路以及一些雜散電容和導(dǎo)體感抗的影響，實(shí)際的艦船信號(hào)系統(tǒng)信號(hào)接地的電磁兼容性就會(huì)變得非常復(fù)雜。有些時(shí)候在一個(gè)系統(tǒng)中還會(huì)存在不同的接地需求，向功率電源設(shè)備和敏感電子設(shè)備它們二者之間的接地目的就不同，但是由于存在著供電關(guān)系所以必須要對(duì)其進(jìn)行電氣連接，在實(shí)際的操作過(guò)程中也只能利用同樣的接地介質(zhì)。但是換一個(gè)角度來(lái)看，想要避免船體形成和船體特征電磁信號(hào)的干擾，又必須要對(duì)對(duì)接的過(guò)程進(jìn)行控制，這樣才可以有效地減少干擾信號(hào)流經(jīng)船體的程度。通常情況下在對(duì)艦船信號(hào)系統(tǒng)信號(hào)接地的電磁兼容性進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)三種結(jié)果：沒(méi)有明顯的效果、出現(xiàn)電磁干擾或者抑制電磁干擾[2]?；诖?，設(shè)計(jì)人員在對(duì)艦船信號(hào)系統(tǒng)信號(hào)接地的電磁兼容性進(jìn)行設(shè)計(jì)和研究的時(shí)候一定要對(duì)其進(jìn)行必要的測(cè)試和驗(yàn)證，只有這樣才可以很好地減少電磁干擾，從而幫助更好地為系統(tǒng)信息傳輸提供有效的參考，并且還可以在一定程度上保護(hù)整個(gè)系統(tǒng)，減少電磁兼容性帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。

結(jié)束語(yǔ)：

總而言之，隨著人們現(xiàn)代信息技術(shù)的不斷發(fā)展，艦船信息系統(tǒng)開(kāi)始不斷地壯大起來(lái)，這給信號(hào)接地設(shè)計(jì)帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)。艦船信號(hào)系統(tǒng)信號(hào)接地的電磁兼容性會(huì)受到很多因素的影響，特別是一些非開(kāi)發(fā)發(fā)部件的應(yīng)用。如果只是從系統(tǒng)層面來(lái)對(duì)接地設(shè)計(jì)進(jìn)行分析的話并不能帶來(lái)很好的電磁兼容性效果。因此設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)的時(shí)候應(yīng)當(dāng)從各個(gè)方面來(lái)進(jìn)行考慮，從而達(dá)到約束系統(tǒng)對(duì)信號(hào)接地的約束和控制。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱達(dá)， 顏偉， 王恩榮. 分析電磁兼容檢測(cè)與優(yōu)化[J]. 電子技術(shù)與軟件工程， 2017（11）：127-127.

[2]尹航， 藥陵州， 王博. 電磁兼容性質(zhì)量控制與評(píng)估[J]. 汽車實(shí)用技術(shù)， 2019（12）：224-225.