某車載夜視儀EMC 整改分析

余曉梅

（中國電子科技集團公司第三十研究所，成都 610000）

引言

在軍用設備相關領域，目前最常用的標準是GJB 151B-2013《軍用設備和分系統電磁發射和敏感度要求與測量》，本標準規定了適用于不同軍種的設備和分系統的測試項目、測試方法、測試要求等，本文重點分析了某車載夜視儀依據GJB 151B 陸軍地面類設備進行的CS116 10 kHz~100 MHz 電纜和電源線阻尼正弦瞬態傳導敏感度和RE102 10 kHz~18 GHz電場輻射發射測試項目，通過對CS116 和RE102 的測試分析，提出了整改措施，并進行了測試驗證。

1 受試設備及測試配置

本次試驗的受試設備為車載夜視儀，夜視儀工作電壓為5 V，工作電流約為200 mA，設備因重量限制設計為塑料外殼，包含前1 后2 共3 個鏡頭，外殼內部噴導電漆，整機屏蔽效果不完整。夜視儀和陪試設備通過一根屏蔽線纜相連，線纜中包含兩根電源線，兩根視頻信號線及三根通訊線（通訊線試驗時未接），試驗時，通過陪試設備進行實時圖像數據寫入，編碼后發送給夜視儀，數據傳輸工作頻率為36 MHz，差分信號電壓3.3 V。測試連接示意圖如圖1 所示。

圖1 測試連接示意圖

2 試驗配置及超標原因分析

夜視儀在進行CS116 試驗時，所有測試點都出現了敏感，尤其是在1 MHz、10 MHz、30 MHz 三個頻點；在進行RE102 試驗時，在200 MHz~1 GHz 內，視頻傳輸頻率的多次諧波會導致試驗結果超標，下面對CS116 和RE102 兩個項目的試驗敏感或超標原因進行分析。

2.1 CS116 試驗分析

如圖2 所示，干擾信號發生器通過施加探頭將干擾注入到試驗線纜上（干擾每個頻點注入三個點位，分別為電源線、電源線高位線、信號線）。

圖2 CS116 項目測試配置圖

夜視儀在CS116 試驗時之所以容易出現敏感問題，在干擾機理上，主要為信號線與電源線使用同一連接器，且設備和陪試設備為浮地狀態。如圖3 所示，當干擾注入到線纜上，注入到電源線上的干擾會沿著電源線進入到設備內部，由于干擾為共模干擾，在連接器和設備內部，干擾不僅會在線上傳導，還會以天線的形式對信號線和其他敏感電路進行輻射耦合，造成設備敏感；注入在信號線上的干擾，雖然信號線采用雙絞屏蔽形式，理論上干擾會被屏蔽掉，但是由于設備采用浮地形式，當線纜屏蔽層兩端與設備和陪試設備殼體的接地阻抗較大，且設備和陪試設備對地的分布電容相差較大時，線纜的屏蔽層就起不到太大的屏蔽作用，干擾同樣會耦合到信號線上，造成設備和陪試設備雙向敏感。

圖3 輻射發射RE102 測試結果圖

設備是極易敏感設備。設備低電壓小電流供電，導致電源輸入端的輸入阻抗比較高，當對設備電源線注入高頻率大電流的干擾時，會導致耦合到電源線上的電壓遠高于設備的工作電壓，造成設備敏感。同時視頻傳輸信號頻率36 MHz，芯片本身抗干擾性較差，設備本身和陪試設備在試驗時很容易被敏感，同時基于其高頻率易敏感的特性，無法通過濾波的方式，有效排除陪試設備對試驗結果的影響。

2.2 RE102 試驗分析

設備在進行輻射發射RE102 試驗時， 在200 MHz~1 GHz 頻段會有尖峰狀干擾超標，超標頻點為視頻信號（36 MHz）的多次諧波，如圖3 所示，通過頻譜儀配合近場探頭探測發現，干擾泄漏點主要在設備的前端鏡頭及電池艙位置。

設備為塑料件結構，雖然內部噴有導電漆，但在拼接面位置導電連續性不好，且存在鏡頭和電池艙這些天然孔洞，內部干擾很容易通過拼接面縫隙和孔洞向外泄漏，在試驗時，陪試設備在工作時也會將干擾信號傳導到設備中，在上述孔洞縫隙泄漏。

3 整改措施及試驗驗證情況

3.1 敏感度整改措施

針對設備的敏感及超標情況，在整改時從設備實際可落實的難易程度出發，采用如表1 所示的3 種方案進行驗證。

表1 整改驗證措施表

為排除試驗時陪試設備對測試結果的影響，使用磁環對測試線纜繞制共模電感。各方案的拓撲圖及具體整改措施如下：

1）方案1

設備整改拓撲如圖4 所示，外部電源線所加濾波電路1，電路如圖5 所示。

圖4 方案1 整改拓撲圖

圖5 方案1 濾波電路圖

圖5電路圖中，L1=L2=35 mH（非晶磁環），CX1=CX2=1 uF，CY1=CY2=CX3=0.1 uF,電路使用導電布膠帶屏蔽后，又將濾波電路纏接在連接器上接地。

2）方案2

設備整改拓撲如圖6 所示，外部電源線所加濾波電路2 電路如圖7 所示。

圖6 方案2 整改拓撲圖

圖7 方案2 濾波電路圖

圖7電路圖中，L1=10 mH（ 非晶磁環），L2=1 mH（鐵氧體磁環），CX1=1 uF，CY1=CY2 =0.1 uF，電路使用導電布膠帶屏蔽后，又將濾波電路纏接在連接器上接地。

3）方案3

在設備外部電源線正負線上各增加一顆30nF 的穿心電容, 電容使用導電布膠帶屏蔽后，又將其纏接在連接器上接地。設備整改拓撲如圖8 所示，濾波電路同圖7。

圖8 方案3 整改拓撲圖

圖9 擴頻電路圖

圖10 RE102 整改后測試曲線

綜上三個方案，方案1 和方案2 整改思路基本相同，兩個方案的不同主要來自濾波電路共模電感的磁芯材質，通過驗證發現，使用非晶磁環和鐵氧體磁環繞制共模電感組成的二級濾波電路效果，比兩個非晶磁環繞制的共模電感組成的濾波電路效果要好，后續落實應優先考慮方案2 使用的濾波電路。方案1 和方案2 的優點是不用對原有設計做較大更改，只需將濾波電路做到外部電源線纜上，缺點是濾波電路體積較大，實施后體積較大。

方案3 和方案2 使用的濾波電路完全相同，但電路所放的位置不同，方案2 將濾波電路放在設備外側電源線上，方案3 將相同電路放在設備內部，同時在方案二的基礎上在設備外部電源線增加兩個穿心電容，經驗證此種方案有效。

3.2 RE102 整改措施

針對輻射發射（RE102）出現問題，可以在設備內部將干擾源屏蔽或將其遠離孔洞區域，合理布線，必要時采用拓寬頻帶方式解決。由于設備內部空間的局限性等因素，將干擾源稍微遠離孔洞區域，并合理布線，此時效果不佳；由于超標頻點為視頻信號（36 MHz）的多次諧波，通過頻率調制的手段將集中在窄頻帶范圍內的能量分散到設定的寬頻帶范圍，降低信號在基頻和奇次諧波頻率的幅度（能量），從而降低設備電磁輻射峰值，故在此基礎上繼續采用擴頻減少視頻信號的電磁干擾，此處選用擴頻芯片SSDCA3128AF 進行擴頻，擴頻電路如圖9 所示。

4 結語

本文通過對夜視儀敏感度和輻射發射超標的問題進行原因分析，得知夜視儀由于自身功能和結構的特點，既是干擾源又是易敏感設備，最后通過多種整改方案的對比及驗證，找到了有效的整改方案，并驗證了整改方案的可行性。