電磁屏蔽技術在某雷達操控方艙結構設計中的應用

周立平 劉霞芳

摘 要：隨著科學技術的進步與發展，現代電子設備日趨呈現體積小、通用化的特點，由于各種集成元件的使用與外界環境的影響，電磁對電子設備的干擾越來越大，造成電子設備性能的衰退。為了降低電磁對軍事裝備的影響，必須利用先進的電磁屏蔽技術保證軍事行動正常的運行。文章通過對電磁屏蔽原理的闡述，詳細介紹了電磁屏蔽技術在某雷達操控方艙結構設計中具體應用，有利于日后對軍事設備中電子屏蔽技術提供理論與實踐經驗。

關健詞：電磁屏蔽；雷達操控方艙；結構設計；應用；經驗

1 電磁干擾的危害

在高科技發展的現代軍事行業中，對電子信息設備的科學技術要求越來越高。電子設備日趨向高、精、尖發展，具有高性能的電子設備可以有助于軍事環境中的偵查與反干擾，為軍事提供了很大的抗干擾的能力。但是由于軍事設備的系列化與小型化的發展，大規模的集成電路與大功率元件的使用對設備產生了很大的電磁干擾，再加上外界環境產生的電磁波的影響，因此對軍事效率產生了巨大的干擾。當干擾程度超過電子設備元氣件的干擾程度限度時，電子設備的性能就會急劇降低，因此就很容易被敵方發現，造成極為嚴重的后果。

2 電磁屏蔽的原理

電磁屏蔽的原理就是利用導電或導磁材料制成的盒殼、屏板[1]，將電磁能禁錮在一定的空間與范圍內，使電磁場的力量通過導電或導磁等屏蔽體得到能量的減少。對于一個屏蔽介質，屏蔽效能指的是電磁干擾源在屏蔽體放置前后的電磁場強度或功率之比。電磁波理論指出吸收損耗、反射損耗、及屏蔽體內多次反射引起的修正項之和即為屏蔽效能。

屏蔽效能SE=201g│eYt│+201g│l/T1│+201g│-T2e2rt│

式中：t-屏蔽體的厚度；r-電磁波在屏蔽體的傳播常數；T1-傳輸系數；T2-兩界面間的多次反射系數。

電磁可以通過多種方式對電子設備進行干擾，但干擾的過程必須具備三個要素：干擾源、接收電磁干擾的元件以及其傳播途徑，只有這三個要素同時具備電磁才能實現對設備元件的干擾，任何一個要素不具備時都會影響干擾過程。因此，我們可以通過遏制其中一個因素來達到消減電磁影響的作用。對于電子設備的結構設計中，設計師往往都會采取相應的方式去減弱設甚至消除電磁對設備的干擾。大多數情況下，結構設計師會通過切斷傳播途徑的具體方式進行電磁消除。

3 操控車電磁屏蔽設計

操控車是雷達系統至關重要的一部分，由方艙、底盤、配電箱、發電機等設備組成，同時操控車也是雷達系統電子設備的載體。操控車的運行較為靈活，適合穩定的運輸，它升降的特點為現代軍事提供了很多便利之處。操控車對于電磁干擾的屏蔽性能的優劣很大程度影響并決定了整個雷達系統的電磁屏蔽。如何將雷達系統的操控方艙進行合理的結構設計，使其達到最好的電磁屏蔽效能呢？下面為大家做出詳細的論述。

該測試的雷達操控車屬于一個長方體大板方艙，3500mm×2400mm×1900mm，整個方艙利用螺釘、鉚釘進行焊接，與端梁、側梁形成一個統一的整體。大板方艙由1mm厚的內蒙皮與外蒙皮構成，兩者之間填充的是聚胺脂泡沫。在雷達系統的操控方艙結構設計的規格要求中，對于應急門、進出風口、各個拐角以及門縫等地方，對電磁波的屏蔽效能必須大于40dB，設這些接口處電磁波穿過壁厚為t的屏蔽體時的損耗量為A，則A=0.13t■

其中：t-屏蔽體壁的厚度；f-電磁波頻率；u-屏蔽材料的相對磁導率（已銅為基礎）；σ-屏蔽材料的相對電導率。

表1 常用金屬的相對電導率和磁導率

因此，當屏蔽體為厚度是Imm的鋁板時，損耗量為A=0.13×1×■=40dB

當電磁波頻率在10000MH2時，通過計算其吸收損耗均大于10dB，修正項可以忽略。我們可以利用雙層的金屬板來強化電磁屏蔽的效果，比如將雷達操控大板方艙中央的單層金屬板換成雙層的，至少能保證其屏蔽效果在40dB以上。對于一些不可避免的接口處，電磁的影響不容小覷，我們可以采用其他的技術手段增強其屏蔽電磁波干擾的效果。

3.1 孔口結構設計

利用雙層的經過氧化的導電鋁板作為孔口門的設計，當孔口門閉合的時候，能實現內外門與內外壁面的貼合，形成一個緊密的整體，在很多大程度減弱、阻隔了電磁波的傳播與干擾。對于孔口四周，可以采用裝屏蔽條的方式阻礙電磁波，屏蔽條相當于一個密閉的襯墊，我們要綜合分析屏蔽條的結構與成本，選擇最佳的導電橡膠進行構建，要注意的是屏蔽襯墊是由單一的屏蔽層組成，有時候為了增加屏蔽襯墊的彈性與性能，我們會添加硅橡膠進行構建與設計。

3.2 通風孔口設置通風板

方艙壁面在結構設計中，不可避免的存在不同大小的小洞，這些洞都是為了通風散熱，而且在雷達系統運作的時候，這些小洞必須處于打開的狀態，因此比起方艙的其他結構與位置，這些地方對于電磁屏蔽效果的要求更高。為了達到更好的電磁屏蔽效果，我們通常采用設置六角形蜂窩狀的通風板的方式，因為在電磁波處于100MHZ以上的時候，我們如果采用的是雙層金屬網，其電磁波的屏蔽效果會明顯降低，金屬網過于密集還會導致通風不利。蜂窩狀通風孔板具有很多優良的性能：（1）相對于其他金屬，對對電磁波的衰減作用更有效；（2）長期暴露氧化之后仍然可靠堅固，屏蔽效能不會發生太多改變。

3.3 改進工藝裝配與接地形式

雷達操控方艙在設計過程中，還應該注意工藝措施的優化與改進。（1）使用經過熔焊、擠壓的金屬流動工藝進行操作；（2）提高蒙皮的平整度；（3）保證金屬元件表面的干凈與清潔；（3）防止產生電位差，使用同種金屬進行連接。

為了雷達系統的操控方艙達到最好的電磁屏蔽效能，我們應避免電磁感應產生的危害，采用對方艙單點接地的方式降低對電磁波的干擾程度，方艙內的設備與元件都可以通過接地過程聚集到外接線板上，再通過金屬性進行大地。不僅避免了電位差對艙壁的危害，還有效增加了電磁屏蔽效能。

4 結束語

電子設備在軍事方面的廣泛應用與普及，對電磁干擾的電磁屏蔽效能的要求也日益增高。文章通過對電磁屏蔽技術在具體的雷達操控方艙設計案例中應用的分析與說明，為今后方艙的電磁屏蔽設計提供了發展方向。

參考文獻

[1]段玉康.方艙電磁屏蔽技術研究[D].電子科技大學，2009.