彈上電纜網電磁兼容性技術研究

丁平　馬曉明

摘 要： 為有效解決導彈艙體內部電磁干擾問題，對彈上電纜網電磁干擾的特點進行深入分析，從彈上電纜網電磁兼容技術的根本任務出發，以導彈艙體內電磁環境為研究背景，給出了屏蔽、濾波、搭接及接地4種技術在電纜電磁兼容技術上的具體應用方法。該方法有效滿足了武器系統對電纜的要求，優化了艙體內部的電磁環境，提高了整個武器系統抗電磁干擾的能力。

關鍵詞： 電磁兼容； 屏蔽； 搭接； 接地

中圖分類號： TN03?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2015）19?0133?02

Abstract： In order to solve the problem of EMI （electro?magnetic influence） in missile cabin effectively， a further analysis on the characteristics of EMI from cable network in missile is conducted， and a new method is proposed in this paper， which starts from the basic tasks of EMC （electromagnetic compatibility）， and takes the electromagnetic environment in missile cabin as research background. The specific application method of four kinds of technologiesy （shielding， filtering， lapping and ground connection） on cable EMC is given. The method effectively met the requirements of weapon system for cable， optimized the electromagnetic environment in the cabin， and improved the ability of anti?electromagnetic interference of the whole weapon system.

Keywords： electromagnetic compatibility； shielding； lap joint； ground connection

電磁兼容性[1?3]（Electromagnetic Compatiblity，EMC）是指設備或系統在其電磁環境中能正常工作且不對該環境中任何事物構成不能承受的電磁騷擾的能力。

隨著彈上裝備自動化程度的不斷提高，各種電子設備的連接網絡也更加密集復雜。電磁干擾問題日顯突出。彈上電纜網的功能為實現全彈設備、裝置、器件等的電氣連接，使彈上設備通過電纜網實現相互間的功能通信，是導彈武器系統的重要組成部分，電纜網的電磁兼容性能已經成為武器系統可靠性的重要指標。

1 彈上電纜網電磁兼容性分析

電磁兼容技術的研究是緊密圍繞形成電磁干擾的三要素而進行的，即干擾源、干擾傳播途徑和敏感設備。圖1為電磁干擾三要素示意圖。

1.1 電纜網的電磁干擾影響因素

電纜是電氣設備之間進行電源供給、信息傳輸等的重要通道，也是干擾的傳送途徑。高電平電纜輻射干擾，低電平電纜感受干擾，而且電纜網成束敷設，電纜之間存在耦合干擾也不能忽視，使得導彈艙體內部電磁環境更加復雜。影響武器系統電纜網電磁兼容性的因素在低頻時主要是導線間的電容耦合[4]，在高頻時則是輻射干擾[5]。

1.2 耦合干擾

電纜網內較長區間內的平行雙導線可以構成一個電容，該電容被稱為“導線之間的寄生電容”。寄生電容的存在，使一根導線中的能量耦合到另一根導線上，會產生電磁耦合，影響導線信號的傳輸，影響設備對命令的正確執行。

1.3 輻射干擾

輻射干擾源向自由空間傳播電磁波，感應電路的兩根導線就像天線一樣，接收電磁波形成輻射干擾。為防止電纜中傳輸的信號受到外界電磁場的輻射干擾，需對電纜采用防止高頻電磁場干擾的電磁屏蔽。對于電纜，需要屏蔽的區域是電纜中的導線束。電纜的屏蔽層必須接地才能起屏蔽作用，如果屏蔽層未接地，那么在電纜與地間的回路中會形成騷擾電流和電壓，該騷擾電壓通過地回路感應到受害電路的輸入端，而形成地回路干擾。

2 電纜網電磁干擾的抑制

通過對以上影響電纜電磁兼容性因素的分析，在電纜網設計時提出以下抑制方法。

2.1 電纜屏蔽

為了衰減電纜網輻射干擾和電纜耦合干擾，需要對電纜進行屏蔽。電纜絕緣層外面包了一層金屬防波套，制作成屏蔽電纜。屏蔽電纜的屏蔽層必須將芯線完整的覆蓋起來（360°范圍內覆蓋），兩端也不例外。圖2給出了可有效抑制干擾的D型連接器的屏蔽端接方式。

如圖2所示，屏蔽電纜與連接器360°連接，然后再連接到屏蔽箱上，連接器護套中的床鞍加緊方式能夠滿足大多數場合對搭接的要求，應避免使用小辮連接，如彈簧片、線夾和導向等連接方式，都是變形的“小辮”，會限制高頻時的效果。

要以較低的成本使電纜屏蔽具有較高的效果是十分困難的（除非信號線不敏感或受到的干擾很?。瑸槭箯椛想娎|網形成良好的屏蔽層，應采用編織屏蔽層與金屬或類似的高磁導率材料包裹層組合起來，其屏蔽性能良好，同時具有一定的柔韌性。

2.2 電纜雙絞線技術

為降低屏蔽電纜的成本，同時又要保證電纜網具有良好的電磁兼容特性，需對每一個信號和其回流采用雙饋送導線方法，最好使用雙絞線[6]方式，雙絞線是將一對或一對以上的雙絞線封裝在一個絕緣外套中而形成的一種傳輸介質，由于雙絞線構成的各個環路改變了線間電磁感應的方向，使其相互抵消，因此這種方法是減少低頻率電磁干擾的最有效方式，它可將磁回路區域減小到幾乎為零。對于一個統一的外部場，每半個雙絞就會顛倒依次感應的方向，因此2個連續的半雙絞就會抵消這個場在導線上的影響。雙絞線還有一個更為突出的特點，就是它提供了一個相當穩定的特性阻抗，當它與整體屏蔽相結合以獲得更好的共模抑制時，這種組合電纜的性能在傳輸高速率的數據信號時表現得非常穩定，可將輻射噪聲和感應干擾降到最小值，這樣可以保證電容的均勻分布，具有更高的共模抑制。endprint

2.3 電纜搭接技術

搭接[7]是指在多個組件或模塊之間，設備或幾個系統之間通過低阻抗的導體實現電連接的一種方式。

搭接可以建立信號電流均勻而穩定的通路，降低設備殼體上的射頻感應電勢，是抑制電磁干擾非常重要的技術措施之一。搭接不良或不適當，不僅直接降低設備或系統抗信號噪聲干擾的能力，影響武器系統工作的穩定性，影響其他抑制電磁干擾措施的效果，甚至會使其他屏蔽防護措施功虧一簣，因此，搭接質量的優劣是衡量系統電磁兼容性能的重要指標。

目前為止，最好的搭接方法是由直接的、永久的金屬之間的接觸來實現，比如熔焊、釬焊或銀焊等也可使用鉚接和螺釘安裝提供半永久性的搭接。用于降低噪聲的信號參考地系統的搭接電阻要求小于50 MΩ。

2.4 電纜接地技術

這里的“地”不一定為實際的大地，而是信號地即信號電流流通的地線，泛指電路和系統的某部分金屬導電板，它可以作為系統中各電路任何電信號的公共電位信號點。武器系統內部的接地一般由金屬板構成，設備通信時信號電流都需要經過地線形成回路，彈上設備通過電纜接地的目的就是為感應電流提供返回路徑，防止耦合到信號中，同時也限制信號中的輻射電流，防止產生外部磁場，使流經地線的各電路的電流互不影響，抑制干擾。

為有效抑制高頻干擾，一般采用多點接地方式，如圖3所示，圖中所用的電纜分別連接至最近的低阻抗匯流條。匯流條一般是與導彈殼體相連的扁粗金屬導體，其感抗很小。

為降低電路的地電位，每個地線的接地電纜應盡可能縮短，以便降低地線阻抗。

3 結 語

本文是針對提高彈上電纜網的電磁兼容性提出的解決方法，而對大型復雜武器系統而言，還采取了其他有效方法，如布置電纜時，將電源電纜與信號電纜分開布置；安裝電磁干擾濾波器等，這些措施對減少干擾都起到了很好的效果，提高了武器系統的電磁兼容性。

參考文獻

[1] 江慶平，劉光斌，余志勇.導彈武器系統的電磁兼容分析和預測研究[J].導彈與航天運載技術，2004（6）：16?21.

[2] 王建宏，劉光斌，王勇莉.導彈系統電磁兼容預測初探[J].現代防御技術，2004，32（1）：24?27.

[3] 呂文紅，郭銀景，唐富華，等.電磁兼容原理及應用教程[M].北京：清華大學出版社，2008.

[4] 李繼國，王寶林.直九直升機機內通話噪音問題分析[J].電子機械工程，2013，29（3）：13?16.

[5] 張曉光，劉艷，艾瀾，等.通信開關電源的電磁兼容性[J].現代電子技術，2011，34（20）：187?189.

[6] 劉承智，丁國良，王玉明，等.電磁脈沖對屏蔽雙絞線耦合效應實驗研究[J].軍械工程學院學報，2012，24（4）：29?32.

[7] 田建學，魏俊淦.搭接技術在飛機上的應用[J].電子世界，2014，10（5）：68?69.endprint