某型產品電磁兼容性改進研究

王 磊

（中國空空導彈研究院 河南 洛陽 471009）

0 引言

電磁干擾輕則引起測量數據上下跳動，重則造成檢測系統內部邏輯混亂、系統癱瘓,甚至燒毀電子線路。 因此抗電磁干擾技術就顯得越來越重要。 某型產品在電磁兼容試驗過程中出現誤投放故障，如果在真實機載發射時發生這種情況會造成機毀人亡的嚴重事故，必須采取有效手段提高產品的電磁兼容性。

1 電磁兼容性概述

1.1 電磁兼容性理論

電磁兼容性EMC（Electromagnetic Compatibility）是指“一種器件、設備或系統的性能,它可以使其在自身環境下正常工作并且同時不會對此環境中任何其他設備產生強烈電磁干擾。 ”

1.2 提高電磁兼容性的途徑

消除或減弱電磁干擾的方法可針對電磁干擾形成時必須同時具備的三個因素,采取三方面的措施。

1.2.1 消除或抑制干擾源

積極、主動的措施是消除干擾源,例如使產生干擾的電氣設備遠離檢測裝置;將整流子電動機改為無刷電動機;在繼電器、接觸器等設備上增加消弧措施等,但大多數情況下這個措施很難完全實現。

1.2.2 破壞干擾途徑

對于以“電路”的形式侵入的干擾,可采取諸如提高絕緣性能;采用隔離變壓器、光耦合器等切斷干擾途徑;采用退耦、濾波等手段引導干擾信號的轉移; 改變接地形式切斷干擾途徑等。對于以“輻射”的形式侵入的干擾,一般采取各種屏蔽措施,如靜電屏蔽、磁屏蔽、電磁屏蔽等。

1.2.3 削弱接收回路對干擾的敏感性

一般而言, 高輸入阻抗的電路比低輸入阻抗的電路易受干擾；模擬電路比數字電路抗干擾能力差。 一個設計良好的檢測裝置應該具備對有用信號敏感、對于干擾信號盡量不敏感的特性。

2 故障分析和改進措施

2.1 問題分析

故障均發生在進行電磁兼容考核試驗RS103（電場輻射敏感度測試）項目時，說明產品的屏蔽性不好，外部干擾通過結構件之間的縫隙、電纜等進入產品內部，影響產品的正常工作。

在進行RE102（電場輻射發射測試）時，在某些頻點存在輻射超標現象， 表明產品工作時對外輻射的電磁干擾超標，主要原因和DSP 處理器的工作頻率、電源模塊的工作頻率有關。

2.2 具體改進措施

系統電磁兼容性的提高需要采用綜合治理的措施，每一個單獨的措施只能部分提高系統的電磁兼容性，并不能根本解決發現的問題， 需要采用綜合的屏蔽和濾波相結合的辦法，來提高整個系統的電磁兼容性。

2.2.1 屏蔽措施

產品結構上如果構不成一個良好的電磁屏蔽體，外部干擾就能進入內部造成系統工作紊亂，內部工作產生的高頻干擾信號也能輻射出去，為了使產品在結構上成為一個良好的屏蔽體，主要采取的措施有：采用導電陽極化對殼體進行表面處理、采用導電膠進行電磁密封、產品底板通過螺釘和殼體連接構成一個良導體，通過采取這些措施產品在結構上形成一個比較完整的電磁屏蔽體，即能防止外部的干擾對內部電路的工作產生影響也可防止內部電路工作時的干擾輻射出去。

2.2.2 濾波措施

采用濾波電連接器對出入產品的信號進行濾波。 濾波連接器是在普通連接器的基礎上，經過內部結構改進，增加濾波網絡研制而成，每一個接觸偶均為一個完整的低通濾波器，并不改變原有的安裝尺寸及方式，可以與同型號的普通連接器互換。 它既具備普通連接器的功能，又有抑制電磁干擾的特性。 將濾波器和連接器金屬外殼連接，可同時實現濾波、屏蔽、接地。通過使用濾波連接器可將產品唯一對外的接口進行電磁密封， 大大提高了產品的電磁兼容性。

采用直流電源濾波器對產品供電進行濾波，電源噪聲是電磁干擾的一種，其傳導噪聲的頻譜為10k-30MHz，根據干擾方向的不同，電源噪聲從形成特點上看，噪聲干擾分為差模干擾和共模干擾。 采用的電源濾波器對差模和共模干擾的插入損耗如表1 所示。

表1 不同頻率下電源濾波器對差模和共模干擾的插入損耗

針對系統在進行電磁兼容試驗時出現的掉電現象，采用穩壓模塊WPM-50S-N 對產品供電進行欠壓保護和瞬時斷電保護，采用SY5656A 瞬態抑制二極管對產品供電進行防尖峰和浪涌保護，采用磁珠、EMI 濾波器對產品供電進行濾波。產品供電采用的處理電路如下圖1 所示。

圖1 電源前端電路設計原理

針對誤投放現象， 為了提高輸入控制信號的抗干擾能力，在輸入信號的輸入端加上一個下拉電阻，通過一個下拉電阻可以使輸入信號需能提供一個穩定的電流，防止毛刺沒有能量的信號被誤采集到。 輸入端加上磁珠和電容濾掉輸入的干擾，在輸入端還增加了一個穩壓二極管，當有輸入的干擾信號電壓小于穩壓管的擊穿電壓時，電路不會導通，不會誤采集到造成誤投放。 具體電路實現如下圖2 所示。

圖2 輸入信號抗干擾提高電路

2.3 試驗結果

產品采取綜合的電磁兼容整改措施后，重新進行了電磁兼容試驗，誤投放故障不再出現。 武器系統誤投放是關乎生命安全的嚴重問題，在產品中是決不允許出現的，該問題的解決為產品的的安全使用提供了保證。

3 結論

為了提高產品的電磁兼容性采取綜合治理的方法，使產品構成了一個完整的電磁屏蔽體，產品的電磁兼容性大大提高，解決了誤投放的問題，系統掉電問題也得到了解決。 采取的措施針對性強，效果明顯。

采取電磁兼容性設計之后產品電磁兼容性大大提高，但是要想提高整個系統的電磁兼容性還需要對系統內部的電纜等進行電磁屏蔽，系統內部也應采取濾波連接器，才能進一步提高系統整體的電磁兼容性。

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