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军工电子设备电磁兼容性的试验标准和达标技能

编辑:[db:作者] 时间:2024-08-25 03:23:37

近20年来,军工电子设备对付电磁事情环境的兼容性能日益受到重视。

军工电子设备电磁兼容性的试验标准和达标技能

EMC不仅与温度、湿度、振动等并列成为考察军工设备环境适应能力的主要指标,而且对某些军工电子设备来讲,电磁兼容性更是提到了所有各种环境哀求中最主要的位置。
这是由于当代军工装备的电子化程度大幅度提高后,军工电子设备的功率谱和频率谱不断向高端和低端两个方向延伸,军工电子设备在海、陆、空各种平台上的安装密集度也大幅增加,导致各电子设备相互之间的电磁滋扰(EMI)问题越来越突出。
因此,哀求军工电子设备必须具有规定的电磁兼容能力已成为从事设备设计、生产、利用有关各方的共识。

为了考察军工电子设备的EMC性能,险些所有的军工电子设备都哀求必须通过国家军用标准规定的电磁兼容性试验测试。
因此,近年来有关军工电子设备电磁兼容性的试验标准和达标技能受到了前所未有的关注。

与其他环境条件的考察哀求不同,“电磁兼容性”的考验不仅要考察设备对电磁环境的适应能力,还要考察该设备的存在是否会造成不利于容纳其他设备正常事情的电磁环境。
因此,电磁兼容性试验是双向性的试验,受测试设备(EUT)必须在承受外部电磁滋扰和不对外产生电磁滋扰两方面同时达标才算合格。
又由于电磁旗子暗记能够通过电路传导和空间辐射2种路子产生效应,以是,为使军工电子设备能够在电磁兼容性试验中达标,必须在设备的电子电气系统和机器构造系统两方面折衷采纳方法。
这些成分决定了电磁兼容性试验相对其他的例行环境试验来说更为繁芜,达标也更不随意马虎。

对从事军工电子设备电磁兼容性设计和试验的职员来说,除了要节制与设备有关的专业知识和必不可少的电磁学、电子学、电工学方面的根本知识以及有关材料科学和构造设计方面的知识外,还必须熟习有关电磁兼容性试验的军用标准,并尽可能详细地理解各项试验的物理含义及对试验测试的哀求等方面的内容。

环绕GJB151A.97标准 的紧张条文,笔者结合十几年来对海、陆、空各种安装平台上的军工电子设备从事电磁兼容性设计和试验事情的实践,针对军标电磁兼容性试验的各项紧张考察哀求,供应一些有利于使试验项目达标的实用技能和履历。

1 GJB151A一97标准简介

GJB151A.97标准全称为“军用设备和分系统电磁发射和敏感度哀求”,是我国为军用电子、电气、机电等设备和分系统的研制和订购制订的关于设备电磁发射和敏感度特性的国家军用标准,规定了军用设备必须知足的EMC哀求。
该标准由国防科学技能工业委员会批准,发布于1997年5月23日,于1997年12月1日起履行。
与该标准密切干系并同期发布和履行的另一个标准是GJB152A-97标准[2]“军用设备和分系统电磁发射和敏感度丈量”,规定了GJB151A-97标准中各项试验指标的丈量方法。

GJB151A-97标准的前身是发布于1986年的GJB151A-86标准,新版标准参照国外军标(紧张是美国军标MIL)对老标准作了修订,对一些指标作出了更严格的哀求。

根据GJB151A-97标准的规定,军用电子设备的EMC试验包括下列19项:

CE101 25 Hz~10 kHz电源线传导发射

CE102 10 kHz~10 MHz电源线传导发射

CE106 10 kHz~40 GHz天线端子传导发射

CE107电源线尖峰旗子暗记(时域)传导发射

CS101 25 Hz~50 kHz电源线传导敏感度.

CS103 15 kHz~10 GHz天线端子互调传导敏感度

CS104 25 Hz~20 GHz天线端子无用旗子暗记抑制传导敏感度

CS105 25 Hz~20 GHz天线端子交调传导敏感度

CS106电源线尖峰旗子暗记传导敏感度

CS109 50 Hz~100 kHz壳体电流传导敏感度

CS114 10 kHz~400 MHz电缆束注入传导敏感度

CS1 15电缆束注入脉冲勉励传导敏感度

CS116 10 kHz~100 MHz电缆和电源线阻尼正弦瞬变传导敏感度

REIO1 25 Hz~100 kHz磁场辐射发射

RE102 10 kHz~18 GHz电场辐射发射

RE103 10 kHz~40 GHz天线谐波和乱真输出辐射发射

RSIO1 25 Hz~100 kHz磁场辐射敏感度

RS103 10 kHz 40 GHz电场辐射敏感度

RS105瞬变电磁场辐射敏感度

对付各种不同的军用安装平台,上述19项EMC试验并非全部是必做的。
所谓的军用安装平台分为水面舰船、潜艇、陆军飞机(含航线保障设备)、海军飞机、空军飞机、空间系统(含运载火箭)、陆军地面、海军地面、空军地面9类。
在GJB151A-97标准中,每个试验项目对每种平台的适用性都作出了规定。

对付哀求进行EMC试验的军用电子设备,常日在所有试验项目中,CE102、CSIO1、CS114、RE102、RS103这5项是最紧张的必做项目。
对装载于舰船和飞机上的设备,还每每哀求做CE101、CS115、CS116、RE101、RS101中的一些项,连同前述的5项,总的必做试验项目在7项到9项之间。
别的项目由订购单位根据有关规范确定是否需做试验。

2 军工电子设备的EMC特点和设计对策

军工电子设备相对付一样平常的非军工类电子设备或非电子类军工设备来说,其电磁兼容性有如下一些特点。

1.安装密集度高。
出于战术技能方面的考虑,军工电子设备的安装非常紧凑,大量功能互异的军工电子设备密集于狭小的空间内,使得设备间的电磁滋扰问题特殊突出。

2.强弱旗子暗记共存。
险些所有种类的军工电子设备都要同时处理幅度相差悬殊的强弱多种旗子暗记。
强旗子暗记对外部设备造成滋扰,弱旗子暗记又对外部滋扰极为敏感。

3.频谱分布广。
军工电子设备充分利用了频率资源,占用了从直流到微波的各个频带。
有的设备如雷达等事情于脉冲办法,覆盖了广阔的频率范围,对周边设备造成强烈滋扰。

4.共用电源和地线。
各种安装平台上的大量军工电子设备每每共用电源和备份电源、共用地线,使得通过电源耦合和地线耦合造成的相互滋扰不能忽略。

5.设备机电构造的回旋余地小。
军工电子设备构造坚固,设备内部冗余空间小。
如果在设计后期才对设备进行EMC强化,每每会与设备的原有机器构造或电气布局发生冲突,这时就难以兼顾各方面的战术技能性能指标。

由于以上这些特点,决定了军工电子设备的EMC设计比一样平常的电子设备更为繁芜和困难,电磁兼容性试验的达标难度更高。
要设计符合GJB151A.97电磁兼容性标准的军工电子设备,首先要遵照通用的EMC设计原则,再在这个根本上强化EMC方法,尤其要关注电源、机箱屏蔽、电路设计、接地质量这几方面。

2.1 电源和EMC的关系

在GJB151A.97标准中,CE101、CE102、CE107、CS101、CS106这5项是直接与电源有关的,CS114、CS115和CS116这3项与电源电缆有关,别的辐射发射和敏感度的项目间接与电源有关。
因此可以说,军工电子设备的EMC设计,第1步要做好的便是设备电源的EMC设计。

2.1.1 电源EMC设计的紧张对策

(1)电源输入真个电磁屏蔽和电源线滤波。
电源线一进入机箱就要直接连接到电源滤波器上,或者采取输入端兼做电源插座的电源滤波器。
电源滤波器的安装很有讲究,滤波器的输出线要阔别输入线,金属外壳要大面积接地。
如果把进出滤波器的电源线系缚在一起,这个滤波器就险些即是没用。

(2)利用隔离变压器。
如果采取互换电源,在本钱和安装条件容许的情形下,最好利用隔离变压器。
最大略的隔离变压器是在初次级间有屏蔽隔离层的电源变压器,这种变压器能够起到安全防护、变压、隔离地线环流、提高共模滋扰抑制能力等多种浸染,而且其滤波特性能够和电源滤波器互补。

(3)合理设计二次电源。
设备的二次电源有开关电源和线性电源2种。
虽然开关电源对外来滋扰有一定的抑制能力,但不少开关电源对外的辐射发射和传导发射过大,致使在EMC试验时,能通过敏感度项目却通不过发射项目。
因此,在低功耗电路中,如可不用开关电源就只管即便不用,选用线性稳压器可避免产生对外滋扰。

(4)电源的整体屏蔽。
鉴于电源部分在电子设备EMC性能方面的主要性,还可以在屏蔽机箱内部把电源部分整体再屏蔽在另一个与其它部分隔离的空间内,形成对电源的整体屏蔽。

2.2 机箱电磁屏蔽

机箱电磁屏蔽是防止空间电磁辐射最基本也是最有效的办法,在GJB151A.97标准中,RE101、RE102、RS101、RS103、RS105这5项与机箱的屏蔽直接有关,别的与电缆有关的项目也间接与机箱屏蔽有关,由于电缆是要通过机箱进出的。

2.2.1 设计屏蔽机箱的几点原则

(1)担保屏蔽层的导电连续性。
理论剖析和EMC试验都证明,电磁屏蔽体上的苗条缝隙将使屏蔽效果大打折扣。
因此,机箱构造上的所有外部缝隙都要实现连续且有良好的导电打仗。
而对付直径小于屏蔽机箱厚度的小孔,一样平常不必担心影响EMC效果。

(2)妥善处理机箱的各种开口。
机箱开口紧张用来安装开关、按钮、指示灯与显示屏等。
开口较大时,如果难以在所安装器件的前面采纳屏蔽方法,也要在器件的后面加装屏蔽层(后置屏蔽法),并对穿过屏蔽层的导线做滤波处理。

(3)精确选择和安装机箱接插件,办理电缆屏蔽问题。
进出机箱的线缆如处理不当,会减弱乃至失落去机箱屏蔽效能。
因此,连接至机箱插座的外部线缆可加外屏蔽层,并且线缆的外屏蔽层要和机箱的屏蔽层保持导电连续性。
安装在机箱上的插座要选用符合军用标准的屏蔽型接插件。
机箱上安装插座的打仗面不能有漆膜或涂塑层等任何绝缘材料。

(4)机箱散热最好采取自然风冷的办法,许可有一些小的散热孔。
如果要安装散热风扇的话,须要在风扇外侧安装截止波导式屏蔽透风板。

2.3 电路设计中的EMC对策

电路EMC设计的基本原则已有许多文献述及,此处仅提一下几个实用的详细细节。

1)运用多层印制电路板和表面贴装元器件。
具有电源层和地线层的4层以上印制电路板的EMC特性优于普通的单、双面印制电路板,在电路设计时应尽可能采取多层板。
表面贴装元器件的等效电磁辐射面积显著小于插装式元器件,具有更好的EMC性能。
以是多层电路板加表面贴装元器件的组合应该成为符合GJBI51A-97标准哀求的印制电路板设计首选。

2)旗子暗记传感器的选用和传感旗子暗记放大器的设计。
传感器一样平常安装在设备主机箱以外,因此,对主机箱采纳的电磁屏蔽方法覆盖不到传感器。
又由于来自传感器的旗子暗记十分微弱,以是传感器常常成为电子设备中最易遭受外部电磁滋扰的薄弱环节,尤其是在做RS101和RS103测试时。

传感放大器有单端输入式和差分输入式之别。
从理论上讲,空想的平衡输入差分放大器抑制共模滋扰旗子暗记的能力很强,因此一样平常应采取这种输入办法。
但当滋扰旗子暗记大到一定程度时(如RS103试验时滋扰场强最大可达200 V/m),可能导致有源差分放大器的事情范围分开线性区,使共模抑制失落效。
实际试验的结果也表明,在严密屏蔽和良好接地的条件下,单端输入式的传感放大器抗滋扰能力有时更胜一筹。
因此,究竟选用哪种输入放大电路,还需结合实际情形决定。

3)强化有源器件的高频旁路。
按照GJB151A.97标准做RS103项目的试验时,有时会涌现这种情形:滋扰旗子暗记为等幅波时,输出旗子暗记不受滋扰;滋扰旗子暗记为调幅波时,输出旗子暗记中就有了滋扰。
经剖析,可能是调幅波滋扰旗子暗记窜入电路后,由于有源器件的非线性相应产生了高频检波,从而造成滋扰。
为防止这种情形,强化对有源器件的高频旁路可起一些浸染。

2.4 看重接地质量

在电源、屏蔽和电路设计这3方面,都必须高度关注地线和接地质量问题。
接地质量首先表示在要精确接地,即选择精确的接地点和接地方式;再则是要可靠接地,接地面积要大、接地线要粗而短、接地螺栓要安装紧固,以减小接地电阻。

综上所述,对军工电子设备进行EMC设计时,设计重点依次是电源、屏蔽、电路,而对接地的设计考虑则自始至终贯穿于这3个方面。

3 针对各项军标EMC试验的达标技能

电磁滋扰的物理实质是电磁场的相互浸染。
从理论上来讲,有关电磁场的任何问题,都可以通过求解Maxwell方程组来得到精确的解答。
但大多数军工电子设备由数量浩瀚的构造件和电子元件组成,电磁场的空间分布非常繁芜,如此,在求解Maxwell方程组时无法得到足够精确的、与现实环境相同等的边界条件。
而众所周知,数学物理方程的解是强烈地依赖于边界条件的。
只要在理论打算中假定的边界条件与实际分布有细微的差别,打算得出的结果就可能变得毫无意义。
在这样的情形下,实用履历仍旧在军工电子设备EMC设计中起着相称主要的浸染。

在GJB151A.97标准所列出的全部19项EMC试验中,有5项和天线有关。
如果被测试的不是无线通信类设备,这5项一样平常不须要做。
CS109和RS105这2项试验常日做得较少。
余下的12项试验,按其性子可分成4类:传导发射类试验、传导敏感度类试验、辐射发射类试验、辐射敏感度类试验。
以下针对这4类电磁兼容性试验项目,以测试达标为目的,先容一些经实践证明有效的设计准则和履历。

3.1 传导发射类试验

传导发射类试验包括CE101、CE102、CE107。
前2项属于电源线常规传导发射试验,都是测试EUT传导发射到电源线上的旗子暗记,差异是所测试的传导发射频段不同;后1项测试EUT从电源线传导发射出的尖峰旗子暗记。
这3项传导发射试验所针对的都是EUT电源对环境的滋扰,哀求必须在规定值之下,以防止任何1台设备经由共用电源去滋扰其他设备。

EUT的电源线传导发射旗子暗记有2个来源:来自EUT的功能电路和来自EUT的电源电路。
在电源电路里阻断EMI旗子暗记的传导发射,紧张手段是隔离和滤波。
如果EUT是互换供电的,最大略的隔离方法是采取具有屏蔽隔离层的电源变压器,对付低频段的EMI有较强的隔离功能。

在直流供电的情形下,为达到隔离的目的,要利用输出和输入不共地的DC/DC变换器。
但DC/DC变换器采取脉宽调制技能,本身便是一个滋扰源,因此,选型十分主要,应只管即便选用低EMI的DC/DC变换器。

电源进线处的滤波器必不可少。
由于该滤波器为对称无源电路构造,能够起到双向隔离滤波浸染,不仅能阻挡外来滋扰进入EUT,同时也防止内部滋扰传向外部。
但电源滤波器紧张用于滤除高频段的滋扰,对低频段滋扰基本无效。

电源电路的输出滤波也很主要。
对付功率型的电子设备,当负载功率变革时,造成电源供电变革,进而造成外部线上电源颠簸。
如果这个颠簸的频率超过25 Hz且幅度过大,CE101就不能达标。
在电源电路的输出端并联大容量滤波电容器,利用电容的储能浸染,能够使电源颠簸平滑化。
只要把电源颠簸的频率降到25 Hz以下,就可避开CE101试验频率的下限使试验达标。
对付旗子暗记型的电子设备,前端电路通过电源传出去的滋扰旗子暗记能量紧张集中在高频段,要利用高频性能优秀的小容量滤波电容器。
又由于稳压电源输出真个互换等效阻抗很低,纯挚并联电容的滤波效果不明显,以是还要结合采取串联电感的方法来提高高频阻抗,增强滤波电容的旁路效果,以滤除高频滋扰。

采取这些方法,参照EUT的功率、事情频率来选定所用抗滋扰器件的参数,就能使CE101和CE102试验项目达标。

CE107项目测试电源线尖峰旗子暗记对外的传导发射滋扰。
电子设备事情时可能产生各种类型的尖峰滋扰旗子暗记,但从传导功率的强度和对共用电源的影响方面来考虑,EUT的电源开关是尖峰滋扰的一个紧张来源。
如在某工程的一次多设备EMC联合测试时,创造每当某设备启闭电源时,都会造成临近的另一台设备去世机。
检讨结果创造前一台设备未通过CE107试验,影响了相邻设备。
可使CE107达标的办法较多,可在电源开关上并联尖峰滋扰接管电路,或把设备电源从冷启动改为热启动,或用无触点开关代替机器开关,或者降落开关接通/关闭时电流上升/低落的速率等。

3.2 传导敏感度类试验

传导敏感度类试验包括CS101、CS106、CS114、CS115、CSI16。
前2项针对EUT的电源线做试验,后3项测试的是连接到EUT的所有电缆(包括电源线)。
本类试验测试EUT对通过电缆传人的外来滋扰的敏感度,哀求在规定的外来滋扰传人时,EUT对滋扰不敏感,能保持正常事情。

CS101和CS106这2项试验哀求EUT在来自电源线的传导滋扰旗子暗记浸染下能够正常事情,3.1节中有关电源的隔离、滤波等方法在这里同样适用。
不过一样平常来说,传导敏感度测试比传导发射测试更难达标。
这是由于在传导发射测试时,被测旗子暗记是来自设备的,而设备依据其功能和用场的不同,并不一定会有滋扰向外传导发射,或者纵然有的话,传导发射出的滋扰旗子暗记幅度和频率也不一定落在被测的范围内。
比如当被测设备内部只有低频小旗子暗记电路时,传导发射类试验就较易过关。
而在做传导敏感度试验时,滋扰旗子暗记来自外部,EUT必须在全体频段内防御外来滋扰。
对付这种滋扰,纯挚依赖电源滤波器是不足的。
对低频段来说,哀求的滤波电容容量很大,一样平常的电源滤波器不能利用这么大的电容容量。
由于电源滤波器的滤波电容跨接在电源线和接地平面之间,过大的滤波电容会使旁路的滋扰电流利过公共地线耦合到同一接地平面的其他设备中去,反而会造成新的电磁滋扰。
这一点对付装载在舰船上的设备来讲尤为突出。
以是在GJB151A.97标准中,对电源输入真个接地滤波电容容量上限是有限定的,一样平常该当小于0.1F。

既要阻挡住来自电源线的EMI,又不能采取大容量的滤波电容,这时可选用能够接管和衰耗EMI的器件。
磁环和磁柱等便是这类器件。
在电源输入端采取得当的磁性元件能够有效地接管EMI能量。
这些磁性元件有许多品种规格,在知足适用频率哀求的条件下,一样平常可选择导磁率高的品种,但要避免在利用中涌现磁饱和而使抗滋扰性能失落效。
把输入的一对电源线并排在磁环上绕几圈,或并在一起穿过磁柱,可使电源电流一去一回产生的磁场相互抵消,避免磁饱和,共模滋扰得到了抑制。
在EMC测试时有过这样的履历,当CS101就差一点达不到标准的时候,在电源线上串1个磁环,每每可收到吹糠见米的效果。

对付传导敏感度试验项目CS114、CS115、CS116来说,滋扰频率范围从10 kHz到数百MHz,可采取高频滤波和低频电磁衰耗相结合的抗滋扰方法。
现在市情上已有商品化的EMI三端滤波器,其内部综合采取了磁珠、电感和高频电容,组成T型或双T型滤波网络,对高频段滋扰有较好的抑制浸染。
这些三端滤波器体积很小,可以在每1根进出设备的导线上串接1个滤波器。
在电缆接入到设备机箱的地方,可选用内部衬有磁性材料的接插件。
这类接插件内除了插针、插孔的金属打仗偶以外的部位都衬了高频磁性体,相称于在每根导线上都串了磁环,能够在电缆接入设备处接管掉高频滋扰。

从电路设计上来讲,如电路的输入旗子暗记采取平衡差分办法,连接到EUT的旗子暗记电缆应采取双绞线型电缆,并选择适当的绞距,使共模滋扰旗子暗记的紧张能量在输入电路中相互抵消。

3.3 辐射发射类试验

辐射发射类试验包括磁场辐射发射项目RE101和电场辐射发射项目RE102,最紧张的测试项目是电场辐射发射RE102,测试的频率范围是10 kHz~18 GHz,在这个频段内任何一个频点上EUT的辐射发射旗子暗记都必须低于规定值才剖断为测试达标。

对付一台详细的受测设备,实际的辐射发射频率不可能覆盖上述全体频率范围,辐射发射的能量每每集中在某些频点或频段中。
大多数情形下,EUT低频真个辐射发射常常来自开关电源,高频真个辐射发射紧张来自电路中振荡器的基波和高次谐波。

开关电源的辐射发射和电源的品质密切干系,优质的开关电源不仅效率高,而且杂散辐射少。
以是在选用开关电源时,一定要挑选符合军标哀求的电源,如Ericsson和Vicor等公司的军标电源就具有低辐射的特性。

开关电源中DC/DC变换器的脉冲频率是个很主要的参数,这个频率一样平常在几十kHz到几百kHz间,也有的利用MHz级的变换频率。
如果在RE102测试时有某些频段最难达标,有时调换频率不同的开关电源,可以在试验时避开这些频段。

履历表明,开关电源除了直接的对外辐射发射外,电源电路的脉宽调制(PWM)旗子暗记还可能对设备内的临近电路尤其是高频电路产生寄生调制作用,使得在远离开关电源事情频率的频点处涌现辐射滋扰。
这种滋扰很难在事先预见到,纵然涌现了也很难想到是由开关电源造成的。
在机箱内部对开关电源单独进行屏蔽可以大幅度抑制掉这种滋扰。

另一个紧张的辐射发射源是EUT电路里的晶体振荡器。
一样平常来说,要判断辐射发射是否来自晶体振荡器很大略,由于晶振的频率都是已知的,而且非常精确,如在RE102项目测试中测到的辐射频率恰好与晶振频率相同或是其整数倍,那就解释是来自振荡器基波或谐波的滋扰。
但也有例外,如果EUT里利用了多个频率不同的晶振,各晶振频率可能发生交叉调制,使辐射频谱繁芜化,导致在大量频点处涌现辐射滋扰。
降落晶体振荡器的辐射发射,首先是要选用质量好的晶振并使其事情在低电压、低功耗状态,其次是精确设计振荡电路以减少晶振的谐波,必要时对晶振电路进行板级屏蔽。
只管即便避免在电路里利用多个振荡源,而采取从一个振荡器导出别的所需频率的技能。
这些方法都可以使晶振的对外辐射大幅降落。
目前有一种扩展频谱能量的晶体振荡器,可以把晶振的辐射能量分散到主振频率周围的谱带中,以降落在某个特定频点上的峰值辐射能量。
有时可以考虑选用这种晶体振荡器。

对付大多数军工电子设备来说,不具有产生强磁场辐射的条件,RE101项目达标难度一样平常不大。

3.4 辐射敏感度类试验

辐射敏感度类试验包括磁场辐射敏感度项目RS101和电场辐射敏感度项目RS103。
对付须要吸收或检测微弱电旗子暗记的通信设备和自动掌握设备,电场辐射敏感度是极为关键的测试项目,也可以说是所有EMC试验中最难过关的一项测试。

要使RS103测试达标,仍旧是在电源和屏蔽方面做事情。
前述有关电源的抗传导滋扰方法也能适用于抗辐射滋扰。
为了避免外来辐射滋扰通过电源电缆进入机箱,电源电缆要有屏蔽层,而且这一屏蔽层要在机箱外部接地,不能随电源电缆进入机箱内再接地。

对付机箱的屏蔽,前面已提到要只管即便保持全体机箱的导电连续性,仔细处理好机箱上的每一处接缝和开口。
机箱的接缝最好是焊接,如果出于维修拆卸的考虑不能焊接,那必须把接缝压紧。
笔者曾经做过这样的试验:把l台调频收音机调到收音状态放在铁制机箱内,让声音通过机箱表面的小孔传出。
当把机箱盖好后,收音机仍旧能吸收到电波。
然后开始压紧机箱盖板,每压紧一点,收音机的广播声就轻一点,当压紧到一定程度后,就完备收不到广播,只传出收音机自身的静态噪声。
可见压紧接缝的主要性。
为添补接缝问的细微问隙,在接缝处可利用银铝填料的导电橡胶衬垫。

机箱的开口有显示孔和电缆进出孔等。
3 mm以下的LED显示孔对屏蔽效果影响不大,LCD显示屏面积较大,不加屏蔽的话,外来电场辐射就会进入机箱。
屏蔽的方法有在显示屏上贴透明导电膜或加装夹有金属丝网的玻璃等。
前者利用方便但屏蔽效果有限,后者屏蔽效果较好但对透光性有影响。
无论采取哪种方法,都要把稳屏蔽层与机箱良好的导电连续性,最好在显示器的后面再加屏蔽罩,并利用高频穿心电容器对通过后屏蔽罩的旗子暗记线进行滤波。

电缆孔也是外来电场滋扰窜人机箱的薄弱点。
未采纳方法的电缆穿过屏蔽体时,屏蔽效能将降落30 dB以上[4]。
现在一些标准的军品接插件可配装专用的屏蔽电缆附件,利用这类附件能够确保电缆外屏蔽层和接插件外壳有良好的导电连续性。

比较电场辐射来说,哀求做磁场辐射敏感度RS101试验的较少。
但要把稳,如果设备中有对磁场辐射敏感的器件如电感线圈或电磁传感器等,就可能在RS101测试中不能达标。
笔者曾把1台通信设备安装在某平台的舱壁上,结果涌现400 Hz的滋扰声,取下来就没有滋扰。
起初疑惑在安装位置处有电场滋扰,但该设备已通过了RS103测试,而且无论如何改进屏蔽和接地都无济于事。
后来得知在安装位置的舱壁内敷有400 Hz的电力电缆,大电流产生了强磁场,属于磁场滋扰而非电场滋扰。
由于电屏蔽和磁屏蔽的防护哀求不同,常日的密封金属机箱无法抵御磁场辐射。
末了把该设备的动圈式语音传感器调换成对磁场不敏感的驻极体式传感器,滋扰立即消逝了。

4 军工电子设备EMC设计实例

近年来,笔者参照上述技能,结合选用得当的EMC器材,为陆用、海用、空用的多种军工电子设备进行了符合GJB151A一97标准的EMC设计,得到了良好的效果。
以下试先容一例。
某通信设备,由1台主机和多少台从机、分机组成,哀求按照GJB151A.97标准做CE102、CE107、CS101、CS106、CS114、CS115、CS116、RE102、RS103共9项EMC试验。

4.1 紧张设计考虑及方法

1)机箱:考虑到该项设备对付重量相称敏感,决定采取ZL110型航空铸铝制造主机机箱。
为减少缝隙,除前面板和上盖板外,机箱一体化铸造成型后进行精加工。
前面板和上盖板采取LY12型铝板铣制,与机箱结合处铣出凹槽,槽内嵌入EMC专用弹性合金不锈钢螺旋管。
当面板和上盖板安装到机箱上时,螺旋管被适度压紧,保持打仗面的导电连续性。
为担保机箱表面的高导电率,机箱及盖板在金加工完毕后经化学洗濯,再进行导电氧化处理。
从机和分机的机箱也采纳类似工艺制造。

2)电源:电源采取屏蔽型电源接插件接人机箱,保险丝座加屏蔽罩。
电源线进入机箱后立即接人双节型电源滤波器,滤波输出接至三层屏蔽(低级、初次级问、次级三层屏蔽)隔离变压器。
电源滤波器和隔离变压器一起用一体化密封铝盒整体屏蔽在机箱内部左后角。
变压器的输出用双绞线经高频磁芯共模扼流圈接人整流桥,整流桥的每只二极管上并联高频旁路电容器,二次电源的每路输出串接直流滤波器。

3)机箱接插件:机箱插座采取军标XC系列插座,通过座基方盘用4只螺丝把插座固定在机箱上。
线缆插头配装屏蔽套筒。
插座和插头均镀镉处理,插针镀金。
插座方盘和机箱打仗面安装CONCIL—A型铝镀银微粒添补氟硅导电橡胶衬垫并压紧。

4)系统间线缆:系统问线缆全部采取双绞双屏蔽辐射交联氟塑料护套航空电缆,外屏蔽层接安装平台构造地,内屏蔽层根据线缆所载旗子暗记的性子选择接地方式。
所有线缆在进入机箱后通过馈通式滤波器或片式三端滤波器滤除高频滋扰旗子暗记;差分旗子暗记线通过共模扼流圈滤除共模滋扰旗子暗记;发话器输入的微弱音频旗子暗记通过闭合磁路音频变压器进行隔离放大。

5)电路板:采取4层印制电路板,贴片式元器件。

6)电子电路:选用低压、小电流器件,精心进行电路设计,整机事情于低功耗状态,可省去散热系统以利机箱屏蔽。
由于功耗小,可以利用线性二次电源,杜绝了开关电源的电磁辐射。

采纳以上各种方法后,使得该台设备在确保各项技能指标的同时,顺利通过了按照GJB151A-97标准进行的9个项目EMC试验,安装到利用平台后又通过了全部系EMC实测试验,已在繁芜的电磁环境中事情多年始终正常。

5 结 语

参照国家军用标准GJB151A.97的干系条文,结合实际事情,总结了军工电子设备EMC设计和测试达标的一些履历。
电磁兼容是理论性与实践性都很强的技能,在设计军工电子设备时,如能够依据理论和履历较充分地预估到EMI的各种可能形式并采纳相应的EMC对策,将使得全体设计过程更为合理有效,并且在完成设备制造进行电磁兼容性试验时,不会涌现大的反复,确保事情的质量和进度。

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