雷達偵察電子設備中的EMC設計技術

劉凱

[摘 ? ?要 ]雷達偵查電子設備是現(xiàn)代化軍事發(fā)展中的重要設備，其在態(tài)勢感知、敵情預警等諸多方面均有重要作用，而電磁兼容性是相應設備正常運行的基礎要求。文章針對雷達偵察電子設備中的EMC設計技術進行分析，從電磁兼容性概念入手分析雷達偵察電子設備的電磁干擾情況，從多角度對相關設備電磁兼容性實現(xiàn)途徑進行研究。

[關鍵詞]雷達偵察電子設備;電磁干擾;EMC

[中圖分類號]TN974 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）06–00–02

[Abstract]Radar detection electronic equipment is an important equipment in the development of modern military， which plays an important role in situation perception， early warning of enemy situation， and electromagnetic compatibility is the basic requirement of the normal operation of the corresponding equipment. According to the EMC design technology of radar reconnaissance electronic equipment， this paper analyzes the electromagnetic interference of radar reconnaissance electronic equipment from the concept of electromagnetic compatibility， and studies the ways to realize electromagnetic compatibility of related equipment from many angles.

[Keywords]radar reconnaissance electronic equipment; electromagnetic interference; EMC

雷達偵察電子設備是當前國防工業(yè)發(fā)展的重要構成部分，我國相關設備技術水平相對較高，在國際軍貿市場上以低廉的價格、完善的功能而廣受好評。雷達偵察電子設備設計過程中必須重點考慮EMC。由于其電路結構復雜，不同性質電路交叉較多，因此極容易產(chǎn)生對相應電子元器件不利的電磁干擾，如何保障設備EMC成為當前相關設備的研究重點。

1 電磁兼容概述

所謂電磁兼容性是指某電子設備在整體運行過程中，其各部分電子元器件均處于符合自身電磁運行環(huán)境的整體環(huán)境之中，而且各電子元器件在整體正常運行過程中不會產(chǎn)生對其他電子元器件正常工作造成影響的電磁干擾。電磁兼容性主要可以從兩個方面進行分析：①設備在正常運行過程中，環(huán)境并不會影響設備本身正常工作。②設備在正常運行過程中，本身也具有一定程度的抗環(huán)境電磁干擾能力。從當前電子信息技術發(fā)展角度來看，各類電子設備的時鐘頻率成為電磁兼容性發(fā)展的重要因素。由于低信號電壓電子設備廣泛運用于軍用電子設備和民用電子設備領域中，因此保持更為良好的電磁兼容性成為保障各領域各類型電子設備正常運行的關鍵技術。談及電磁兼容性，就必須要分析何為電磁干擾，從當前比較常見的電磁干擾種類來看，可以將其具體化，分為傳導電磁干擾和輻射電磁干擾，傳導電磁干擾其所產(chǎn)生的干擾信號需要通過導體來對周邊設備造成影響。而輻射電磁干擾則直接通過空間電磁信號耦合的方式來對其他設備造成干擾，這兩種電磁干擾類型在當前各類電子設備中都比較常見，尤其是在電子集成技術高速發(fā)展的情況下，由于集成電路板線路及電子元器件分布密集，整體結構復雜，因此其更容易產(chǎn)生傳導電磁干擾和輻射電磁干擾，這種情況下電磁兼容性技術就顯得格外重要。保持良好電磁兼容性是各類型電子設備在正常運作環(huán)境下保持功能穩(wěn)定的基礎前提。

2 雷達偵察電子設備電磁干擾分析

從外部電磁干擾來看，設備箱體、信號接收天線以及各種用于信號傳輸或能源輸送的電纜設備等都會在運行過程中產(chǎn)生一定的電磁信號，這些電磁信號作用于內部設備，或在周邊環(huán)境形成疊加，復雜電磁信號都會對設備整體產(chǎn)生較為嚴重的電磁干擾。而從內部角度來看雷達偵查電子設備內部電磁干擾主要來自電路電磁干擾，數(shù)字電路相較于微波電路，其電磁波泄漏相對更少，因而產(chǎn)生的電磁干擾也更少，但微波電路與之不同，其自身產(chǎn)生的電磁波相對較強，因此其對周邊設備產(chǎn)生的輻射電磁干擾也比較強，在這種情況下雷達偵查電子設備陷入內部電磁干擾，主要來源于微波電路。在設備運行過程中，電路中的非線性元器件都依托于微波電路實現(xiàn)自身功能，而該類型電子設備中非線性元器件數(shù)量較多，因此內部線路電磁干擾也比較嚴重。從當前雷達偵查電子設備電磁兼容性技術發(fā)展方向來看，既要從電磁干擾的源頭入手同時也要著眼于對其他電子元器件及設備整體的抗干擾能力提升。

3 雷達偵察電子設備電磁兼容性技術分析

3.1 接地技術

科學接地是電子設備保持電磁兼容性的重要方式，在電磁噪聲解決方案中，根據(jù)設備具體類型選擇妥善的接地方式是非常主要的抗干擾措施。目前來看雷達偵察電子設備接地要區(qū)分高頻接地和低頻接地，具體接地方式可根據(jù)實際電路頻率選擇單點接地、多點接地或者混合接地，其中高頻電路以及雷達偵查電子設備中的數(shù)字電路主要采用多點接地的方式，通常可以根據(jù)電路頻率來決定信號的類型，頻率在1 MHz以下一般采取單點接地，頻率在10 MHz以上的則應采取多點接地。在該區(qū)間之間的應視其電路板或實體導線長度來決定具體的信號接地種類。另外在雷達偵察電子設備中存在交流電源地和直流電源地并存的情況，因此采用浮地電路往往能夠起到更好的電磁兼容作用。面對不同信號類型的電路應該根據(jù)實際情況來選擇相應的接地方案，模擬電路更易受電磁干擾，因而需要與數(shù)字電路進行劃分，通過數(shù)字電路浮地接地之后在與模擬電路共同單點接地。目前來看，浮地電路是該類型電子設備接地過程中有效的抗電磁干擾措施。

3.2 電子元器件技術

這種雷達偵查電子設備具有較好的電磁兼容性，自然要從其電子元器件角度進行優(yōu)化選擇。首先由于此類設備在運行過程中高頻工作電路相對較多，而高頻工作電路產(chǎn)生的電磁干擾也相對較強，這是導致其產(chǎn)生電磁干擾，影響設備正常工作的重要原因。從這一點上來講，在選擇電子元器件時，一定要注意選擇頻率較低，上升時間更慢的類型，這樣才能夠最大限度地降低高頻電路對整體設備的電磁影響。在電子元器件選擇方面，電容是電子設備保障良好電磁兼容性的重要元器件，從電容在電路中的功能上來看，其具有隔直、去耦、濾波等相應與抗電磁干擾有關的功能。隔直是指射頻電路中避免直流分量經(jīng)過，在雷達電子偵查設備中，射頻電路相對較多，其所產(chǎn)生的高頻信號會影響射頻芯片的正常工作，而這種電磁噪聲需要使用電容來進行隔直處理。去耦也是電容的重要功能，這一功能能夠有效濾出電源引腳上的高頻分量，避免其產(chǎn)生相應的電磁干擾。高頻分量還會產(chǎn)生一系列的無用信號，電感能夠形成諧振回路，有效去除這些高頻分量產(chǎn)生的無用信號，這也是減少電磁干擾的重要方式。

3.3 電路板布線

隨著當前集成電路的技術不斷發(fā)展，雷達偵察電子設備的集成電路復雜程度不斷升高，其中印刷線路密集度也越來越高，這種情況下不論是輻射電磁干擾還是傳導電磁干擾都比較嚴重，因此在面對這種情況時，良好的電路板布線以及優(yōu)異的電子元器件排布方式，就成為減少電磁干擾的重要舉措。通常來講，為了減輕產(chǎn)生的電磁干擾應盡量將電子元器件布置于電路板一側，頂層電路板是電子元器件高度集中的部位。如果頂層電路板電子元器件過度密集，就沒有位置給后續(xù)電子元器件安排位置，這時可以將一些發(fā)熱量相對較小且數(shù)量較少的電子元器件放在電路板下層。各類電子元器件應保持平行或垂直排列，避免交叉重疊，最大限度地降低互感干擾。雖然集成電路上各種電子元器件高度密集，但也要注意各個獨立個體之間的間隔，最小間隔距離也應在1 mm以上。在各種電子信號流通方向選擇時，盡量讓其保持信號流交叉?zhèn)鬟f的情況，最大限度地避免信號交叉?zhèn)鬟f的情況。在保障功能的前提下，要盡量縮短各個電子元器件之間的導線連接長度。在集成電路電子元器件布局時，要注意保障各個功能區(qū)域及電子元器件排布，以核心元器件為中心，最大限度地保障核心元器件工作效能，同時在外圍電子元器件排布時，要注意做好導線排布設計，盡量減少互相交叉連接的情況，減少整體電路板導線長度以及導線連接復雜度，有助于降低設備工作時產(chǎn)生的電磁干擾，強化設備整體電磁兼容性。在電路板設計過程中，不僅要重點考慮其電磁兼容性，有效縮短導線連接長度，同時也要考慮相關設備的使用環(huán)境，保障電路板機械強度，全面滿足工作需求。

3.4 隔離技術

雷達偵查電子設備在運行過程中，不僅自身設備會產(chǎn)生較為復雜的電磁信號，而且其所面臨的環(huán)境往往也屬于復雜電磁環(huán)境，因此在設備運行過程中，很多非線性電子元器件會產(chǎn)生較大的諧波分量，這是設備整體內部電磁干擾的重要來源，由于諧波分量對設備其他電子元器件干擾較大，因此需要在設計過程中對其進行有效隔離。目前設置不同拱頂區(qū)域將不同波長以及頻率的濾波進行有效區(qū)分，然后將其安排至相應的拱頂區(qū)域，由于不同區(qū)域其波長和頻率各不相同，因此可以采用不同的方式進行隔離，有效隔離這些諧波。如此一來，設備內部電子元器件產(chǎn)生的電磁干擾能夠被有效抑制，設備整體電磁兼容性大大加強。不同拱頂區(qū)其所采取的隔離措施各不相同，比較常見的是物理蓋板隔離，也就是在電子元器件設計過程中常用的電磁屏蔽罩，有時需要根據(jù)波的不同性質來設計不同類型的電磁屏蔽罩，由于產(chǎn)生諧波的相應電子元器件本身不會受到諧波影響，因此采用電子屏蔽罩，將其限制在一定區(qū)域內能夠有效減少設備內部的電磁干擾。

3.5 屏蔽技術

除內部各電子元器件在運行過程中產(chǎn)生的電磁干擾以外，雷達偵查電子設備在運行過程中還會受到外部環(huán)境中的電磁干擾，整體上來看，外部電磁干擾相對比較復雜，舉例來講，雷達站雷達偵查電子設備本身有較多電纜和相應的信號線，這些設備在設備整體運行過程中會產(chǎn)生等效天線，而這對于設備本身來講，是一種比較嚴重的外部電磁干擾，為了有效減少這一情況，在設計過程中需要屏蔽這一部分產(chǎn)生的電磁干擾。為此，除了使用相應的屏蔽天線以外，科學應用濾波電容也是非常關鍵的一種措施。濾波電容能夠有效降低天線本身產(chǎn)生的雜波，一般來講，濾波電容應設置在天線信號輸入端，這樣能夠保持屏蔽工作的連續(xù)運作特性。目前來看，外部電磁波對于設備本身造成的干擾也是比較嚴重的，如果不能采取有效手段對其進行抑制或屏蔽，那么外部電磁雜波會對設備產(chǎn)生較大影響。除了在天線和電源線等方面采取屏蔽技術，雷達偵查電子設備外部箱體配電裝置等相關區(qū)域也需要進行相應的屏蔽處理，無論是弱電部分還是強電部分在外部能夠形成較強電磁干擾，都應根據(jù)其特性選擇相應的屏蔽設備來減少電磁干擾。

4 結束語

本文針對雷達偵查電子設備電磁兼容設計技術進行分析，通過簡述電磁兼容相關內容以及當前雷達偵察電子設備面臨的電磁情況來明確設計過程中應考慮到的一系列電磁兼容性技術。近年來隨著我國相關科研攻關力量的不斷增強，各類高精尖軍用雷達及其他電子偵察設備不斷更新?lián)Q代，我國同類型產(chǎn)品目前在國際軍貿市場上有著優(yōu)異表現(xiàn)，這些均證明當前我國雷達偵查電子設備電磁兼容性相對較好，設備整體運行狀況穩(wěn)定。

參考文獻

[1] 范家強，唐杰.提升現(xiàn)役地面雷達陣地電磁兼容性的措施[J].無線互聯(lián)科技，2020，17（5）：10-11，16.

[2] 金虎，王玉松.艦艇間雷達電磁兼容預測與仿真分析[J].艦船電子工程，2020，40（7）：186-189.

[3] 高飛.雷達系統(tǒng)開關電源電磁兼容技術研究[J].環(huán)球市場，2020（25）：390.