二次雷達設備機房靜電防護

民航江蘇空管分局徐連導航站 汪晉峰

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二次雷達設備機房靜電防護

民航江蘇空管分局徐連導航站 汪晉峰

【摘要】靜電對精密設備的影響；靜電潛在的危害及防護對策。

【關鍵詞】雷達接收機；自動增益控制（AGC）；靈敏度時間控制（STC）

引言

單脈沖二次雷達機房主要有收發機、錄取器、雷達頭數據處理器和監視單元等設備組成。機房的靜電源在一定條件下產生的靜電放電（ESD），其對電子設備的危害主要表現為瞬態電磁干擾，雷達接收機與其它電子設備相比較，其對電磁干擾的敏感度要大一些，主要原因為：1、接受機屬于高靈敏度電子設備，臨界靈敏度一般在-110dBm～100 dBm，其概念為1毫瓦的雜波功率源只要有1×10-10mw功率耦合到接收機的輸入端并在接收通道中進行變頻放大，就可能在接收機的輸出端造成干擾。2、接收機電路之間的耦合和干擾要比同一類型的電路復雜的多。3、接收系統是一種變頻系統，不論是接收機還是頻率源，在產生各種需要的頻率的同時，也會產生若干不需要的諧波和雜波。主要表現：在實際工作過程中，ESD致使的晶體管工作點的偏移、環境溫度的影響等將使AGC發生偏差。AGC是一種反饋技術，作用是調整接收機的增益，使系統保持適當的增益范圍，平衡接收機和（Σ）差（Δ）通道的增益。接收機增益確定了接收機輸出信號的幅度，而在單脈沖跟蹤雷達中，幅度與相位的穩定性直接影響著測角精度。自動增益控制（AGC）和靈敏度時間控制（STC）是雷達接收機抗飽和、擴展動態及保持接收機增益穩定的主要措施。現就本場機房現狀部分闡述靜電放電、危害、防護原則及方法。

一、靜電放電

靜電放電是指帶電體周圍的場強超過周圍介質的絕緣擊穿場強時，因介質產生電離而使帶電體上的靜電荷部分或全部消失的現象。作為一種常見的近場危害源，ESD過程中可形成高電壓、強電場、瞬時大電流，其電流波形的上升時間可小于1ns，并伴隨有強電磁輻射，形成靜電放電電磁脈沖（ESD EMP）。靜電放電電磁脈沖不僅可以對電子設備造成嚴重干擾和損壞，而且還可能形成潛在性危害，使電子設備的工作可靠性降低，引發重大工程事故。尤其是潛在性失效具有隱蔽性，很難檢測。

二、靜電危害

由于靜電是普遍存在的，而且ESD是一種隨機過程，可以改變半導體器件的電性能，使它降級或損壞，擾亂電子設備的正常維護操作，引發設備故障或損壞，帶電體表面的靜電荷能夠吸引污染物，當硅晶體或器件的電路部分沾染了灰塵，就會造成電路不可預測的缺陷，2006年3月本場雷達設備脫機清洗前，檢測污染度（灰塵、油污、累計靜電）就屬于重度污染。對于電子設備，靜電危害具有以下特點：

1、普遍性和隨機性：只要電子元器件接觸或靠近超過其靜電放電敏感電壓閾值的帶電體存在，就有可能發生靜電放電損壞，而由于靜電可以在任何兩種物體接觸分離的條件下產生，故電子元器件的靜電放電損傷有可能在設備使用維護的任一環節時發生，具有很大的普遍性和隨機性。

2、隱蔽性：在電子器件的人為維護過程中，一般情況下，人體操作過程中常常會帶上靜電，其靜電電位會達到1～2KV范圍。發生靜電放電時，人體一般并無感覺，而電子元器件卻在人們不知不覺中受到損傷。

三、靜電危害防護原則

確立靜電安全防護原則的最基本依據是形成靜電危害的三個基本條件，另外，靜電危害的作用機理和特點，危險靜電源與靜電敏感物質之間的能量耦合途徑與模式，也是確立靜電安全防護原則和靜電防護措施的重要依據。

1、控制靜電起電量和電荷積聚，防止危險靜電源的形成。

2、使用靜電感度低的物質，降低場所危險程度。

3、采用綜合防護加固技術，阻止ESD能量耦合。

四、遵照靜電安全防護原則，為防止靜電危害采取的方法對策

1、控制靜電起電率防止危險靜電源的形成：靜電起電率是指單位時間物體上電荷的增加量，電荷消散速率是指單位時間物體上泄漏電荷和通過空氣中和的電荷總量。危險靜電源的形成是由于物體的靜電起電率大于電荷消散速率，使物體電荷總量不斷積累形成了靜電帶電體。靜電起電率與電荷消散速率相比越大，帶電體上積累的電荷越多，對地電位越高，積累的靜電能量越高，這種靜電源就越危險。所以，有效的控制靜電起電率，是防止靜電危害的基本對策之一。（1）減少物體間摩擦；（2）控制物體之間的接觸分離速度和次數，同時使運動物體的速度緩慢變化，實際應用中應盡量減少機柜門的開啟次數，特別是側面門。

2、增大電荷消散速率防止電荷積聚：（1）提高環境的相對濕度。當相對濕度增加到50%時，一般物體的靜電帶電量明顯減少，當相對濕度在65%以上時，幾乎所有物體的表面電阻率都減少，提高了物體的電荷泄漏速率。Alenia二次雷達設備的維護手冊上要求機房的相對濕度滿足50%～70%，連云港位于淮河以北，除夏季以外，機房在未采取加濕情況下，經測室內相對濕度一般在38.6%左右，地面泄漏電阻在1×109Ω，這就要求通過制造一個人造的小氣候環境，使局部空間的相對濕度人為的提高到所需的水平，如使用恒溫恒濕調節器。加濕法消除靜電危害效果明顯，易操作，但也存在問題應注意：a、有些加濕手段本身也能產生靜電。b、高濕度不僅成本昂貴，而且潮濕，易增加設備銹蝕的機會。（2）在靜電危險場所進行合理的靜電接地和搭接，使物體保持有電荷泄漏的良好通道。本場機房通過鋪設防靜電地板進行靜電接地，現測地面泄漏電阻為1×109Ω，應滿足《SJ/T10796-2001》防靜電活動地板通用規范。（3）在雷達設備機房，可使用離子風等靜電中和消除器，定期中和設備上積累的電荷，使危險靜電源不能形成。

3、采用抗ESD設計和防護加固技術提高電路抗電磁干擾能力。

4、加強對靜電危害工作區人員和移動目標的靜電控制：在許多情況下，人體是主要的靜電源。一些簡單的活動，譬如四處走動或者修理設備過程中就會產生上千伏特的電壓。如果不加以適當的控制，這些靜電荷就會對電磁敏感器件造成危害（人體ESD模型）。（1）維護人員必須正確佩帶防靜電腕帶，確保腕帶可靠接地、腕帶和人體皮膚的良好接觸。腕帶必須經常測試，以保證人體始終靜電接地。（2）在靜電危險場所，不準脫換衣服，不準擁抱、跑跳，因為在干燥環境，上述行為皆可能產生較高的起電率，并可以保持很高的靜電電位（最高可達60KV）。（3）結合防靜電地板使用導電鞋、防靜電鞋或足跟接地器，構成接地路徑。機房內不能使用自動鞋套機（塑料帶）。

五、結語

關于設備機房的靜電防護，最重要的是加強靜電安全管理，它是貫徹上述“原則”、“方法”的基本保證，也是靜電防護工作中最基本的要求。只有加強靜電安全管理工作，才能使各項防護原則和有關規范、標準貫徹實施，使防護器材和設施得到維護保養，確保設備機房靜電危害徹底消除。