车载电子设备电磁兼容设计方案
刘建民
【摘要】 本文首先简要介绍了舰载导弹测试设备电磁兼容性设计一般流程，分别从接地系统设计、电缆设计、布局布线设计、滤波器选取及安装、屏蔽设计5个方面阐述了舰载导弹测试设备的电磁兼容性设计方法。
【关键词】 舰载 导弹测试设备 电磁兼容性设计 设计流程
一、电磁兼容性设计流程
舰载导弹测试设备电磁兼容性设计流程见图1。在完成设备的功能实现方案后，设计人员应依据电磁干扰产生的三要素（干扰源、敏感源、耦合路径）对功能实现方案进行分析，依据GJB151A以及研制任务书对测试设备提出的具体电磁兼容性要求，借鉴以往类似测试设备电磁兼容设计经验，确定测试设备的电磁兼容设计方案。方案一般分别从接地系统设计、电缆设计、单元布局布线设计、滤波器选取及安装、屏蔽设计5个方面来统筹考虑。
测试设备完成详细设计投产之前，需对设计输出进行电磁兼容性设计检查、风险评估。设计人员可通过对电磁干扰源、电磁干扰到敏感源的传输路径以及敏感设备的接收机理进行分析，建立正确的仿真模型对设备电磁兼容性进行仿真预测。
测试设备在设计生产过程中电磁兼容工艺控制是设备满足电磁兼容性要求的关键环节，生产中需重点管控以确保搭接阻抗、滤波器安装位置、布局布线的合理性等满足工艺要求。
测试设备装配完成后在调试联试的过程中甚至是电磁兼容试验的过程中均有可能出现会出现电磁干扰问题，此时应分析确认干扰原因并进行有针对性的电磁兼容性整改并完善到电磁兼容性设计方案、设计工艺等文件中。
二、设备电磁兼容性设计
2.1接地系统设计
测试设备接地设计中需重点考虑的问题是根据接地种类合理设置接地点的位置以及搭接阻抗。
测设设备接地系统一般主要包括以下几种地：安全地，为设备和操作人员提供安全保障；电路参考地，电路的公共基准；机壳地，主要用于为高频能量提供一个良好的泄放通路；电源地，供电电源电流返回路径。各个种类的地应采取并联接地结构形式，将各种地的接地点设置在最合理的位置，以尽量避免干扰电流流过敏感电路或高阻抗的接地路径，同时避免产生额外的容性耦合和感性耦合。
为减小搭接阻抗，实现接地良好，需采取以下措施：搭接线的长度均设计不大于250mm，搭接方式最好选用直接焊接或用挠性搭接线或接触弹簧连接，接地线应用螺纹接头连接并对接地线作防腐蚀处理。
2.2电缆设计
由于舰上设备实际工作空间限制，设备电缆都比较长，在一定条件下具备成为良好的天线模型的条件，可以接收或辐射电磁波，产生干扰问题。因此电缆EMC设计的主要目的是避免电缆成为天线。一般可从增加共模电流回路阻抗和电缆屏蔽两方面来考虑。
增加共模电流回路阻抗可以减小回路共模电流，其实用而有效的方法是在电缆上串联铁氧体磁环，从而削弱电缆的天线效应。
对电缆进行屏蔽可以将共模电流及时引导到参考地，从而避免电缆产生天线效应。屏蔽电缆设计中应注意连接器与屏蔽电缆配套使用时，保证屏蔽层通过连接器接地。重点控制两个环节：保证电连接器与机壳有很小的搭接电阻；要求屏蔽层与电连接器尾部附件形成360°封闭搭接。
2.3布局布线设计
设备内部线束之间的布局布线设计主要目的是削弱导线之间串扰的影响。解决设备内部信号线之间串扰的方法主要有合理分布线束和使用屏蔽双绞线。
合理分布线束首先应根据导线上传输信号的功率与频率对线缆进行分类。只有同一类的信号线才能放在一起组成线束，不同线束在布线时尽量分开，一般不要交叉重叠，当不可避免交叉时，应该直角交叉。使受扰导线靠近参考地平面或在接收导线的临近位置设置地线，可以增加受扰导线对地的电容，从而减小信号线之间的容性耦合。
使用屏蔽双绞线的重点是确定屏蔽层的接地方式，屏蔽层的接地方式应根据具体情况确定。双端接地和单端接地各有优缺点，需根据现场干扰源情况灵活运用。一般遵循以下原则：屏蔽层必须与电位参考地连接起来；屏蔽层两端暴露出来的导线越短越好；当受扰导线的长度超过施扰信号波长的1/20时，屏蔽层需要至少2点接地，且接地间隔要小于施扰信号波长的1/20。对于互感耦合，单纯将屏蔽层接地不起作用，必须将屏蔽层双端接地。
2.4滤波电路设计及安装
滤波电路设计考虑额定电压、额定电流、截止频率、工作温度范围等多个方面，重点需考虑插入损耗、过渡带陡度、电路形式等参数。为保证滤波效果滤波器在安装时外壳必须与设备参考接地面低阻抗连接。这样，高频干扰信号会通过输入线与输出线直接发生耦合，而将滤波器旁路掉。
2.5屏蔽设计
考虑到舰艇上恶劣的电磁环境，需要采取以下电磁兼容设计措施：首先，对测试设备上的存在的缝隙和孔洞进行处理。对于不需要打开的盖板，采用连续焊接工艺以形成永久性接缝，对于在操作维修时需要打开的盖板，首先考虑增加缝隙深度，必要时在盖板与安装面之间安装导电密封圈，所有对外连接的插座均安装导电衬垫，从而保证机箱接缝处的电气连续性；机箱通风孔上安装蜂窝状截止波导板，确保良好的屏蔽性和通風；必要时显示器可考虑加装屏蔽玻璃板。其次，对于比较敏感的模块和单元再加一层屏蔽罩隔离，形成双层屏蔽结构。再次，考虑到屏蔽完整性，电缆所均选用具有优良的EMI/RFI屏蔽性能的连接器，电缆的屏蔽层与连接器外壳呈360°接触，使连接器的金属体与屏蔽机壳紧密相连，以实现良好屏蔽。
三、结束语
本文首先归纳出舰载导弹测试设备电磁兼容性一般设计流程。然后重点从接地系统设计、电缆设计、布局布线设计、滤波电路设计及安装和屏蔽设计五个方面阐述了舰载导弹测试设备的电磁兼容性设计方法，以确保舰载导弹测试设备具有良好的电磁兼容性。
参 考 文 献
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