雷達電路系統(tǒng)的抗電磁干擾和EMC設計

1、雷達電路系統(tǒng)的抗電磁干擾和emc設計現(xiàn)代雷達對信號頻譜質量的要求越來越高，并要求雷達能在惡劣的電磁干擾環(huán)境中牢靠工作，這就對雷達系統(tǒng)的抗電磁干擾能力和電磁兼容設計提出了更高的要求。因為雷達信號的寄生輸出，除了在信號變換等過程中產(chǎn)生外，還與系統(tǒng)外部的干擾、電路之間的干擾，電路系統(tǒng)的結構設計、工藝設計及信號傳輸匹配等有關，所以要研制滿足電磁兼容要求的電路系統(tǒng)，除了計劃合理、設計正確外，還必需注重以下幾點。a、實行電路合理接地、電路之間去藕等有效措施，抑制一切無關信號。b、裝配設計、電路布局及羅列等必需正確合理。c、應采納先進的工藝設計。d、加強單元電路和電纜之間及電路系統(tǒng)之間的屏蔽隔離。2、電路系

2、統(tǒng)的電磁兼容分析與設計用高質量的單元電路組成電路系統(tǒng)，完成某種功能時，除了系統(tǒng)計劃的正確，電磁兼容設計也是非常重要的。尤其對現(xiàn)代雷達中的高穩(wěn)定信號系統(tǒng)和一些復雜電路系統(tǒng)以及工作在惡劣電磁環(huán)境中的電路系統(tǒng)，電磁兼容設計就更為重要。下面將具體分析電路系統(tǒng)的電磁兼容間題，并提出有關的實施措施和辦法。2.1 電源系統(tǒng)的電磁兼容電源系統(tǒng)方面的干擾有三種形式:第一種是系統(tǒng)外部的干擾串入，如由溝通電網(wǎng)進來的干擾及干擾磁場等引起的干擾信號;其次種是系統(tǒng)本身產(chǎn)生的干擾信號，例如整流濾波后的波紋干擾，調壓產(chǎn)生的尖脈沖，引起的高頻脈沖，高頻電源的泄漏及穩(wěn)壓管產(chǎn)生的噪聲等等;第三種是系統(tǒng)連線上的場干擾信號。要抑制或減

3、弱這些干擾信號必需對電源系統(tǒng)舉行精心的電磁兼容設計。a、對電源加屏蔽、隔離措施每只電源變壓器都應在初次級之間加靜電屏蔽，以隔離初級電網(wǎng)串進來的干擾。重要電源還應對囫圇變壓器加罩高導磁材料舉行磁屏蔽，抑制變壓器磁場及外界磁場引起的干擾。這些靜電隔離和磁屏蔽體均應牢靠接地。b、電源變壓器要盡可能遠離電子電路，以便使電源頻率的干擾及溝通電源磁場的干擾降到最低水平。c、電路系統(tǒng)中，若同時有和數(shù)字電路時，則必需分離給模擬電路和數(shù)字電路供電。防止數(shù)字電路中升高時光很快的瞬態(tài)過程通過電源影響模擬電路。d、合理組裝電路，正確接地，正確接線及鋪設電纜。選用恰當?shù)拇牌帘尾牧虾碗姶牌帘尾牧?，同時必需兼顧尺寸、分量和

4、成本。2.2 信號傳輸系統(tǒng)的電磁兼容信號傳輸過程中的干擾主要有兩個方面。一是信號通過傳輸線時，在其周圍產(chǎn)生電磁場，這些電磁場會在周圍的導體中感應出，形成干擾信號;二是信號在傳輸過程中，普通都有反射，反射信號串入其他電路形成干擾信號?？朔鬏斠鸬母蓴_普通可實行下列措施。a、加強電磁屏蔽，對不同頻率，不同類型的單元電路分離組合屏蔽可減小互相的影響。b、加強傳輸信號的匹配、隔離，使信號的輸入、輸出均有匹配網(wǎng)絡，適當增強隔離級以降低反射干擾。c、抑制一切無用信號，即使落在電路頻帶外的信號，也應實行抑制措施。由于一般的、倍頻器、混頻器和分頻器中均有非線性存在，都可能把帶外信號變換到電路的有效頻帶范圍內

5、。因此，須要時應增強各種以抑制無用信號。d、合理布線、合理羅列電路。印制板上的傳輸線，既可能成為放射天線，也可能成為接收天線，因此，必需對它們合理布置，并盡量縮短其長度，以降低它們的互相干擾。2.3 地線系統(tǒng)的電磁兼容作為電路系統(tǒng)的地線，首要的任務是必需接觸良好，盡量削減接地及接地。使地電流少鍋合，減小互相感應。在電路系統(tǒng)中，普通應把模擬信號地，數(shù)字信號地和噪聲地分開，有些系統(tǒng)還要單獨設屏蔽地。模擬地用于模擬電路和它們的電源;數(shù)字信號地用于數(shù)字電路和它們的饋電電源;噪聲地用于溝通電源變壓器的靜電屏蔽及變壓器屏蔽、溝通供電線的屏蔽和放射機等。這幾種地線在電路系統(tǒng)中不應混淆相連，使它們在系統(tǒng)外單點

6、相接與大地相連。3、電路工藝及結構方面的電磁兼容設計電磁兼容不能只看成是電路設計人員的事，還必需由工藝和結構人員協(xié)作，才干共同完成合理的設計。由于不論是接地線的設置，電纜走向支配，還是電子組合的屏蔽體設計，電子組合的羅列及變壓器的放置位置，和各種材料的挑選等都屬于電子結構問題。而屏蔽體的加工，印制板的制遣，電路的裝配等將挺直影響屏蔽，輻射及傳導效果，這是工藝方面的問題。下述幾個問題設計時應加以注重。a、合理劃分、組合單元電子電路，使它們按其功能組合成不同的功能塊電路。尤其對周期性脈沖信號電路，最好讓它起止于同一個功能塊內，即組裝在同一屏蔽盒里。b、數(shù)字電路與模擬電路必需分開組裝，互相間的銜接應

7、加以隔離，須要時可用光電耦合器件將它們徹低隔離。c、傳輸高穩(wěn)定信號的電纜，須要時給電纜再加屏蔽套，或選用半剛性電纜和剛性電纜。d、電路和元器件羅列應合理，不要使信號徑直，盡量減小輸出輸入及各種狀況上的互相耦合。e、盡量選用平面安裝電路，不要大面積接地，它對電磁場的輻射抵制優(yōu)于立體電路，可大大降低場輻射。f、特殊注重噪聲電路，噪聲元器件的裝配位置，處理了它們的地線，例如：、電源變壓器、高功率大電流器件及高壓脈沖電路等等。g、不要在屏蔽體上安裝大功率、大電流元件，防止它們的返回電流通過屏蔽體產(chǎn)生不須要的耦合干擾。4、屏蔽設計在電磁兼容的設計中，屏蔽體設計是十分重要的一個方面。屏蔽是抑制一切無關信號

8、的重要手段，普通可分三種類型:靜電屏蔽、磁屏蔽、電磁屏蔽。4.1 靜電屏蔽空間任何兩個帶電物體均可產(chǎn)生靜電場，其中一方的變幻必然會引起另一方的變幻，產(chǎn)生靜電禍合。靜電藕合的機理是通過電路之間存在的拙合作用引起的?？朔o電荊合最好的辦法是利用金屬板作靜電屏蔽體。把受干擾的兩個源用金屬板隔離開，或者把電路上的全部元器件安裝在金屬板的一邊，猶如表面安裝電路那樣，可獲得良好的靜電屏蔽。詳細的屏蔽辦法，尤其對雜散電容禍合作用的屏蔽，應當在設計初始階段就全面加以考慮。屏蔽辦法:將一塊金屬板置于兩個被屏蔽的電路中間，并使各金屬板與地作電氣銜接，l所示。這樣從一點發(fā)出的電力線均被屏蔽板攔住，即起到靜電屏蔽作用

9、。也可作成屏蔽罩，2所示，也能獲得好的屏蔽效果。由圖2看出，a點的電力線也達不到b點，因此也能起到良好的靜電屏蔽作用。加大a、b距離，以減小雜散電容，也可削弱電容禍合作用，但這種辦法受到體積限制，普通無法采納。特殊要注重靜電屏蔽體與地之間的接觸必需良好，若接觸不好，屏蔽體與地之間將有電位差，影響屏蔽效果。因此要求屏蔽盒應作導電防腐處理，所用螺釘，鉚釘?shù)裙潭ú灰颂?，盡量使電接觸良好，減小接地電阻，減小接地電感。4.2 磁屏蔽電流在導線中流淌，流過電感線圈和變壓器時，其周圍產(chǎn)生磁場，磁場通過電路中的互感來傳揚，電流產(chǎn)生的磁力線，通過互感在其它電路中感應出電壓。尤其在3kh:以下的低頻條件下，主要

10、干擾影響是由磁場引起的，但解決磁屏蔽往往既昂貴又困難。在雷達中，磁屏蔽主要針對電源變壓器和高壓調制器。普通低紋波電源的變壓器常都采納坡莫合金加以屏蔽，否則達不到良好效果。4.3 電磁屏蔽任何一種溝通電路都會產(chǎn)生交變的電場和磁場。電磁屏蔽與電磁場的性質、變幻頻率、及輻射源和受感器之間的距離等有關。在雷達電子電路系統(tǒng)中，工作頻率普通都較高，在ikhz以上，普通可選用鋁為電磁屏蔽材料。用切削工藝制成的鋁屏蔽盒，對300mhz信號屏蔽隔離可達100db以上。當頻率在khz以下，主要對磁場舉行屏蔽，應挑選高導磁率的材料。在電子電路系統(tǒng)中，為了內部走線及取出放置電路便利，給屏蔽組裝盒加有蓋板，有時為了通風

11、、散熱等需要，在屏蔽板上打孔，開縫，造成屏蔽體浮現(xiàn)間斷點，引起信號泄漏，形成干擾，設計者應仔細考慮。正確羅列元件的位置，使縫和孔不要切斷感應電流，須要時可將孔改用截止波導管，使孔輻射進一步減弱。4.4 屏蔽組裝設計除了屏蔽設計以外，組裝技術也很重要，尤其是對系統(tǒng)的組裝，更應精心設計。普通應注重下面幾點。a、內部電路的屏蔽設計，應能防止電子線路自身的射頻能量泄漏，同時也防止外界電磁能量對它的影響。b、實行措施，防止電路級與級之間不須要的反饋和禍合。c、對電源加濾波去鍋措施，衰減抑制射頻信號在電子組合內部和電子組合與組合之間傳導。d、射頻接地電阻越小越好。固然還必需兼顧體積、分量、成本等方面的要求。當電路之間對寄生場的衰減要求較高時，用組裝盒結構形式較好，它可作成單隔離室形式，也可設計成多個隔離室形式，即一個屏蔽盒，內分幾個隔離室，這樣的組裝盒對靜電場和電磁場均有較好的隔離。創(chuàng)造組裝盒的材料最好選用鋁，它既廉價又輕，對雷達的電路系統(tǒng)，隔離效果普通都很好。在裝配這些屏蔽體時，常碰到長縫泄漏，對此應實行須要措施，使長縫上能有許多接觸點?？捎迷鰪娐葆?，加設彈性片和加襯導電襯墊等