復雜系統電磁兼容性分析方法探討

摘 要：軍工電子系統普遍規模相對較大，試驗過程中的電磁場環境也比較惡劣，如果系統內部的頻段受到了電磁干擾，就會對整個系統的正常運行造成威脅。文章以復雜系統中存在的內外部干擾為研究基點，對復雜系統中的兼容性技術應用進行研究。

關鍵詞：復雜系統；電磁兼容性；電磁干擾

前言

軍工電子系統中的接收器、發射器、轉發器等設備在運行過程中都會產生不同頻段的電磁信號，多種頻段的電路也會產生不同的電磁干擾，加之系統內部無法預計的干擾源，都會對設備的運行造成不同程度的干擾，甚至使系統在正常運行時發生故障。指令與檢測信號中，也會混入一些干擾信號，從而導致程序混亂，指令與檢測信號異常；存儲器中的干擾信號可能會使其中的數據丟失或改變；內部信號與外部信號的竄擾會降低計算機數字系統的安全性。所以，對電磁干擾進行抑制與防護，是復雜軍工電子系統試驗中必不可少的工作。

1 復雜系統中存在的干擾

在復雜系統中，其干擾來源于內部與外部兩方面，其中，內部干擾的種類較多，影響力也相對較大。

1.1 內部干擾

一般來講，存在于系統內部的電磁干擾主要有以下幾種：

第一，系統內部的主要電磁干擾來源于系統天線之間的相互輻射，系統的內部空間普遍狹小，在布置天線的過程中如果存在不合理性，就很有可能造成嚴重的射頻輻射，從而對系統造成干擾。

第二，一些運用單線制為主要供電方式的設備中，主線網系統中普遍運用設備的殼體作為電源的負線，而在公共地線中，會將所有的噪聲與瞬態干擾匯聚起來，再將其沿著設備殼體輸送給設備，從而造成系統干擾。

第三，設備內部中設置的二次電源與直流發電設備所使用的直流電源中，都有波紋電壓的存在，這種電壓的頻帶相對較寬，在很大范圍內都有低頻磁場的產生，且這種磁場的影響力較大，能夠以電源線耦合為載體，進入到用電設備中來，從而造成脈動電壓干擾，其中的峰值干擾會對低電平信號產生非常大的影響。

第四，設備中發電機的電壓負載與調節如果發生變化，其電壓也會在瞬間產生變化，這種變化的尖峰與浪涌電壓持續的時間雖然不長，但峰值較高，也會對系統造成較大干擾[1]。

第五，在軍工電子系統中，主要的耦合途徑除了天線耦合便是線間耦合，而從信號干擾的角度看，線間耦合卻是比天線耦合更重要的干擾因素。

第六，軍工電子設備中裝置的雷達發射機等高頻設備所發射出的射頻能量會通過設備上的縫隙進入到設備內部，這些能量會造成大量的電磁泄漏，從而對系統造成嚴重干擾。

1.2 外部干擾

外部干擾指的是一些人為干擾，如工業干擾、無線信號干擾、移動信號干擾等，還包括一些自然干擾，如雷電干擾、靜電干擾、天電干擾、宇宙干擾等，這些都會對系統造成不同程度的電磁干擾。

2 電磁兼容性技術的應用

2.1 干擾的測量方式

若要真正意義上消除復雜系統中存在的干擾，首先要對系統進行定量的電磁輻射測量，之后根據測量結果進行有針對性的防護。電磁兼容性測試需要以相關規范與標準為依托，運用專業的方法進行測試，根據標準中給定的限值，進行干擾判斷。進行電磁兼容性測量需要注意以下三個主要方面：

第一，對產品存在的輻射與傳導干擾進行測量，確定其所在的電磁環境，通過對系統電源鎖產生的電磁干擾特性而得出干擾源特性[2]。第二，對屏蔽殼體、濾波器以及接地系統的特性進行測量，從而得出干擾路徑的主要特性。第三，對產品輻射與傳導敏感度進行測量，還要測量系統中電磁兼容性的安全裕度、雷電與安全放電等，從而得出設備的相應特性。

對復雜系統進行測試的過程中，可以根據設備的主要特點，有針對性的選擇測量方法、設備與場地。舉例來說，如果想要測量系統的輻射干擾，需要選擇半電波暗示作為測量場地；接收機為30-1000兆赫茲，天線為雙錐天線，還有接地平板等設備，都需要符合無線電干擾和抗擾度測量設備規范。

具體的測量方法為：將天線置于適當高度，且取水平極化方向，在接收機范圍內通過峰值檢波初測；旋轉轉臺，在干擾相對較大的點上尋找干擾電平的最大值；升降天線，在固定頻率點上尋找最大干擾電平；改變極化方向，重復測量[3]。

2.2 干擾的抑制

復雜軍工電子系統中的組成要素非常多，只有將每一個基礎要素的電磁兼容性特征充分考慮，才能夠有效抑制整個系統的干擾。具體的抑制方式有以下三方面：

2.2.1 對干擾源進行抑制

對干擾源進行抑制的主要方法便是降低干擾源的du/dt與di/dt，一般情況下，降低干擾源的du/dt的主要方式是將電容并聯在干擾源兩端；而降低干擾源的di/dt的主要方式是將電感或電阻串聯在干擾源回路中，也可以通過增加續流二極管的方式來抑制干擾源[4]。

2.2.2 對干擾傳播途徑進行抑制

從傳播途徑的角度劃分，主要有傳導干擾與輻射干擾兩種。傳導干擾主要是通過導線傳播的干擾，電源噪聲是其中危害最大的一種，從根本上講，電源噪聲屬于高頻干擾噪聲，其頻帶與有用信號不同，可以在導線上安裝濾波器或隔離光耦，以達到過濾高頻干擾的目的。輻射干擾主要是通過空間輻射傳播的干擾，可以通過擴大敏感器件與干擾源距離的方式降低干擾。

2.2.3 提升器件抗干擾能力

通過減少器件對干擾的獲取來降低干擾，如布線時減少回路換面積、加粗電源線與地線直徑、閑置的I/O口要接地、監控單片機電源、降低晶振、減少對IC底座的使用等，這些方式都能夠在不同程度上提升器件的抗干擾能力。

3 結束語

復雜軍工電子系統中的儀器與設備相對較多，復雜程度較高，需要高度重視電磁干擾的治理與防護，這是系統實驗以前的重要工作，只有對電磁干擾的影響全面考慮，并加以抑制，才能夠將系統的效能更好的發揮出來。

參考文獻

[1]蘇東林，謝樹果，戴飛，等.射頻接收機系統級建模中的噪聲譜分析[J].北京航空航天大學學報，2014，11（16）：155-156.

[2]王冰切，金德琨，歐陽紹修，等.電子戰特種飛機電磁兼容預設計技術[J].北京航空航天大學學報，2012，12（11）：247-248.

[3]蘇東林，王瓊，謝樹果，等.飛行器外部電磁環境分析與輻射安全裕度試驗方法研究[J].遙測遙控，2013，19（5）：132-134.

[4]扈羅全，劉小林，張潤涵，等.統計方法對國際測試標準技術條款制修訂的影響與應用分析[J].標準科學，2011，22（12）：98-101.