艦載導彈測試設備電磁兼容性設計

劉建民

【摘要】 本文首先簡要介紹了艦載導彈測試設備電磁兼容性設計一般流程，分別從接地系統設計、電纜設計、布局布線設計、濾波器選取及安裝、屏蔽設計5個方面闡述了艦載導彈測試設備的電磁兼容性設計方法。

【關鍵詞】 艦載 導彈測試設備 電磁兼容性設計 設計流程

一、電磁兼容性設計流程

艦載導彈測試設備電磁兼容性設計流程見圖1。在完成設備的功能實現方案后，設計人員應依據電磁干擾產生的三要素（干擾源、敏感源、耦合路徑）對功能實現方案進行分析，依據GJB151A以及研制任務書對測試設備提出的具體電磁兼容性要求，借鑒以往類似測試設備電磁兼容設計經驗，確定測試設備的電磁兼容設計方案。方案一般分別從接地系統設計、電纜設計、單元布局布線設計、濾波器選取及安裝、屏蔽設計5個方面來統籌考慮。

測試設備完成詳細設計投產之前，需對設計輸出進行電磁兼容性設計檢查、風險評估。設計人員可通過對電磁干擾源、電磁干擾到敏感源的傳輸路徑以及敏感設備的接收機理進行分析，建立正確的仿真模型對設備電磁兼容性進行仿真預測。

測試設備在設計生產過程中電磁兼容工藝控制是設備滿足電磁兼容性要求的關鍵環節，生產中需重點管控以確保搭接阻抗、濾波器安裝位置、布局布線的合理性等滿足工藝要求。

測試設備裝配完成后在調試聯試的過程中甚至是電磁兼容試驗的過程中均有可能出現會出現電磁干擾問題，此時應分析確認干擾原因并進行有針對性的電磁兼容性整改并完善到電磁兼容性設計方案、設計工藝等文件中。

二、設備電磁兼容性設計

2.1接地系統設計

測試設備接地設計中需重點考慮的問題是根據接地種類合理設置接地點的位置以及搭接阻抗。

測設設備接地系統一般主要包括以下幾種地：安全地，為設備和操作人員提供安全保障；電路參考地，電路的公共基準；機殼地，主要用于為高頻能量提供一個良好的泄放通路；電源地，供電電源電流返回路徑。各個種類的地應采取并聯接地結構形式，將各種地的接地點設置在最合理的位置，以盡量避免干擾電流流過敏感電路或高阻抗的接地路徑，同時避免產生額外的容性耦合和感性耦合。

為減小搭接阻抗，實現接地良好，需采取以下措施：搭接線的長度均設計不大于250mm，搭接方式最好選用直接焊接或用撓性搭接線或接觸彈簧連接，接地線應用螺紋接頭連接并對接地線作防腐蝕處理。

2.2電纜設計

由于艦上設備實際工作空間限制，設備電纜都比較長，在一定條件下具備成為良好的天線模型的條件，可以接收或輻射電磁波，產生干擾問題。因此電纜EMC設計的主要目的是避免電纜成為天線。一般可從增加共模電流回路阻抗和電纜屏蔽兩方面來考慮。

增加共模電流回路阻抗可以減小回路共模電流，其實用而有效的方法是在電纜上串聯鐵氧體磁環，從而削弱電纜的天線效應。

對電纜進行屏蔽可以將共模電流及時引導到參考地，從而避免電纜產生天線效應。屏蔽電纜設計中應注意連接器與屏蔽電纜配套使用時，保證屏蔽層通過連接器接地。重點控制兩個環節：保證電連接器與機殼有很小的搭接電阻；要求屏蔽層與電連接器尾部附件形成360°封閉搭接。

2.3布局布線設計

設備內部線束之間的布局布線設計主要目的是削弱導線之間串擾的影響。解決設備內部信號線之間串擾的方法主要有合理分布線束和使用屏蔽雙絞線。

合理分布線束首先應根據導線上傳輸信號的功率與頻率對線纜進行分類。只有同一類的信號線才能放在一起組成線束，不同線束在布線時盡量分開，一般不要交叉重疊，當不可避免交叉時，應該直角交叉。使受擾導線靠近參考地平面或在接收導線的臨近位置設置地線，可以增加受擾導線對地的電容，從而減小信號線之間的容性耦合。

使用屏蔽雙絞線的重點是確定屏蔽層的接地方式，屏蔽層的接地方式應根據具體情況確定。雙端接地和單端接地各有優缺點，需根據現場干擾源情況靈活運用。一般遵循以下原則：屏蔽層必須與電位參考地連接起來；屏蔽層兩端暴露出來的導線越短越好；當受擾導線的長度超過施擾信號波長的1/20時，屏蔽層需要至少2點接地，且接地間隔要小于施擾信號波長的1/20。對于互感耦合，單純將屏蔽層接地不起作用，必須將屏蔽層雙端接地。

2.4濾波電路設計及安裝

濾波電路設計考慮額定電壓、額定電流、截止頻率、工作溫度范圍等多個方面，重點需考慮插入損耗、過渡帶陡度、電路形式等參數。為保證濾波效果濾波器在安裝時外殼必須與設備參考接地面低阻抗連接。這樣，高頻干擾信號會通過輸入線與輸出線直接發生耦合，而將濾波器旁路掉。

2.5屏蔽設計

考慮到艦艇上惡劣的電磁環境，需要采取以下電磁兼容設計措施：首先，對測試設備上的存在的縫隙和孔洞進行處理。對于不需要打開的蓋板，采用連續焊接工藝以形成永久性接縫，對于在操作維修時需要打開的蓋板，首先考慮增加縫隙深度，必要時在蓋板與安裝面之間安裝導電密封圈，所有對外連接的插座均安裝導電襯墊，從而保證機箱接縫處的電氣連續性；機箱通風孔上安裝蜂窩狀截止波導板，確保良好的屏蔽性和通風；必要時顯示器可考慮加裝屏蔽玻璃板。其次，對于比較敏感的模塊和單元再加一層屏蔽罩隔離，形成雙層屏蔽結構。再次，考慮到屏蔽完整性，電纜所均選用具有優良的EMI/RFI屏蔽性能的連接器，電纜的屏蔽層與連接器外殼呈360°接觸，使連接器的金屬體與屏蔽機殼緊密相連，以實現良好屏蔽。

三、結束語

本文首先歸納出艦載導彈測試設備電磁兼容性一般設計流程。然后重點從接地系統設計、電纜設計、布局布線設計、濾波電路設計及安裝和屏蔽設計五個方面闡述了艦載導彈測試設備的電磁兼容性設計方法，以確保艦載導彈測試設備具有良好的電磁兼容性。

參 考 文 獻

[1]劉鳳學，周開基，趙剛.我國艦船MEC技術發展展望[J].艦船電子工程，1998（4）：1.

[2]劉莉，王曉軍.電磁兼容設計中的地線干擾與抑制[J].微電子技術，2005（20）：44-45.

[3]喻菁，李晶，張崎，侯冬云，艦船電磁環境特性研究[J].艦船科學技術，2007（6）：98-100.

[4]孫光甦.艦船電磁兼容技術發展綜述[J].艦船電子工程，2007（5）：20-22.

[5]郭元淵.機箱的縫隙泄漏和屏蔽設計[J].計算機工程與應用，2004，增刊：124-125.