360°全麵剖析雷達電路的電磁幹擾和EMC設計
發布時間:2014-11-05 責任編輯:sherryyu
【導讀】馬ma航hang事shi件jian雖sui然ran過guo去qu很hen久jiu,但dan是shi留liu給gei人ren們men的de陰yin影ying依yi然ran存cun在zai,使shi得de想xiang讓rang雷lei達da能neng在zai惡e劣lie的de電dian磁ci幹gan擾rao環huan境jing中zhong可ke靠kao工gong作zuo,這zhe就jiu對dui雷lei達da電dian路lu係xi統tong的de抗kang電dian磁ci幹gan擾rao能neng力li和he電dian磁ci兼jian容rong設she計ji提ti出chu了le更geng高gao的de要yao求qiu。本ben文wen本ben著zhe服fu務wu工gong程cheng師shi的de態tai度du將jiang360°全麵剖析雷達電路的電磁幹擾和EMC設計,供大家學習。
現xian代dai雷lei達da對dui信xin號hao頻pin譜pu質zhi量liang的de要yao求qiu越yue來lai越yue高gao,並bing要yao求qiu雷lei達da能neng在zai惡e劣lie的de電dian磁ci幹gan擾rao環huan境jing中zhong可ke靠kao工gong作zuo,這zhe就jiu對dui雷lei達da電dian路lu係xi統tong的de抗kang電dian磁ci幹gan擾rao能neng力li和he電dian磁ci兼jian容rong設she計ji提ti出chu了le更geng高gao的de要yao求qiu。由you於yu雷lei達da信xin號hao的de寄ji生sheng輸shu出chu,除chu了le在zai信xin號hao變bian換huan等deng過guo程cheng中zhong產chan生sheng外wai,還hai與yu係xi統tong外wai部bu的de幹gan擾rao、電路之間的幹擾,電路係統的結構設計、工藝設計及信號傳輸匹配等有關,所以要研製滿足電磁兼容要求的電路係統,除了方案合理、設計正確外,還必須注意以下幾點。
a、采取電路合理接地、電路之間去藕等有效措施,抑製一切無關信號。
b、裝配設計、電路布局及排列等必須正確合理。
c、應采用先進的工藝設計。
d、加強單元電路和電纜之間及電路係統之間的屏蔽隔離。
電路係統的電磁兼容分析與設計
用(yong)高(gao)質(zhi)量(liang)的(de)單(dan)元(yuan)電(dian)子(zi)電(dian)路(lu)組(zu)成(cheng)電(dian)路(lu)係(xi)統(tong),完(wan)成(cheng)某(mou)種(zhong)功(gong)能(neng)時(shi),除(chu)了(le)係(xi)統(tong)方(fang)案(an)的(de)正(zheng)確(que),電(dian)磁(ci)兼(jian)容(rong)設(she)計(ji)也(ye)是(shi)十(shi)分(fen)重(zhong)要(yao)的(de)。尤(you)其(qi)對(dui)現(xian)代(dai)雷(lei)達(da)中(zhong)的(de)高(gao)穩(wen)定(ding)信(xin)號(hao)係(xi)統(tong)和(he)一(yi)些(xie)複(fu)雜(za)電(dian)路(lu)係(xi)統(tong)以(yi)及(ji)工(gong)作(zuo)在(zai)惡(e)劣(lie)電(dian)磁(ci)環(huan)境(jing)中(zhong)的(de)電(dian)路(lu)係(xi)統(tong),電(dian)磁(ci)兼(jian)容(rong)設(she)計(ji)就(jiu)更(geng)為(wei)重(zhong)要(yao)。下(xia)麵(mian)將(jiang)詳(xiang)細(xi)分(fen)析(xi)電(dian)路(lu)係(xi)統(tong)的(de)電(dian)磁(ci)兼(jian)容(rong)間(jian)題(ti),並(bing)提(ti)出(chu)有(you)關(guan)的(de)實(shi)施(shi)措(cuo)施(shi)和(he)方(fang)法(fa)。
1電源係統的電磁兼容
電源係統方麵的幹擾有三種形式:第一種是係統外部的幹擾串入,如由交流電網進來的幹擾及幹擾磁場等引起的幹擾信號;dierzhongshixitongbenshenchanshengdeganraoxinhao,liruzhengliulvbohoudebowenganrao,kekongguitiaoyachanshengdejianmaichong,kaiguandianyuanyinqidegaopinmaichong,gaopindianyuandexieloujiwenyaguanchanshengdezaoshengdengdeng;第三種是係統連線上的場幹擾信號。要抑製或削弱這些幹擾信號必須對電源係統進行細心的電磁兼容設計。
a、對電源變壓器加屏蔽、隔離措施
每(mei)隻(zhi)電(dian)源(yuan)變(bian)壓(ya)器(qi)都(dou)應(ying)在(zai)初(chu)次(ci)級(ji)之(zhi)間(jian)加(jia)靜(jing)電(dian)屏(ping)蔽(bi),以(yi)隔(ge)離(li)初(chu)級(ji)電(dian)網(wang)串(chuan)進(jin)來(lai)的(de)幹(gan)擾(rao)。重(zhong)要(yao)電(dian)源(yuan)還(hai)應(ying)對(dui)整(zheng)個(ge)變(bian)壓(ya)器(qi)加(jia)罩(zhao)高(gao)導(dao)磁(ci)材(cai)料(liao)進(jin)行(xing)磁(ci)屏(ping)蔽(bi),抑(yi)製(zhi)變(bian)壓(ya)器(qi)磁(ci)場(chang)及(ji)外(wai)界(jie)磁(ci)場(chang)引(yin)起(qi)的(de)幹(gan)擾(rao)。這(zhe)些(xie)靜(jing)電(dian)隔(ge)離(li)和(he)磁(ci)屏(ping)蔽(bi)體(ti)均(jun)應(ying)可(ke)靠(kao)接(jie)地(di)。
b、電源變壓器要盡可能遠離電子電路,以便使電源頻率的幹擾及交流電源磁場的幹擾降到最低水平。
c、dianluxitongzhong,ruotongshiyoumonidianluheshuzidianlushi,zebixufenbiegeimonidianluheshuzidianlugongdian。fangzhishuzidianluzhongshangshengshijianhenkuaideshuntaiguochengtongguodianyuanyingxiangmonidianlu。
d、合理組裝電路,正確接地,正確接線及鋪設電纜。選用恰當的磁屏蔽材料和電磁屏蔽材料,同時必須兼顧尺寸、重量和成本。
2信號傳輸係統的電磁兼容
信xin號hao傳chuan輸shu過guo程cheng中zhong的de幹gan擾rao主zhu要yao有you兩liang個ge方fang麵mian。一yi是shi信xin號hao通tong過guo傳chuan輸shu線xian時shi,在zai其qi周zhou圍wei產chan生sheng電dian磁ci場chang,這zhe些xie電dian磁ci場chang會hui在zai周zhou圍wei的de導dao體ti中zhong感gan應ying出chu電dian流liu,形xing成cheng幹gan擾rao信xin號hao;二是信號在傳輸過程中,一般都有反射,反射信號串入其他電路形成幹擾信號。克服傳輸引起的幹擾一般可采取下列措施。
a、加強電磁屏蔽,對不同頻率,不同類型的單元電路分別組合屏蔽可減小相互的影響。
b、加強傳輸信號的匹配、隔離,使信號的輸入、輸出均有匹配網絡,適當增加隔離級以降低反射幹擾。
c、抑製一切無用信號,即使落在電路頻帶外的信號,也應采取抑製措施。因為普通的放大器、倍頻器、混(hun)頻(pin)器(qi)和(he)分(fen)頻(pin)器(qi)中(zhong)均(jun)有(you)非(fei)線(xian)性(xing)存(cun)在(zai),都(dou)可(ke)能(neng)把(ba)帶(dai)外(wai)信(xin)號(hao)變(bian)換(huan)到(dao)電(dian)路(lu)的(de)有(you)效(xiao)頻(pin)帶(dai)範(fan)圍(wei)內(nei)。因(yin)此(ci),必(bi)要(yao)時(shi)應(ying)增(zeng)加(jia)各(ge)種(zhong)濾(lv)波(bo)器(qi)以(yi)抑(yi)製(zhi)無(wu)用(yong)信(xin)號(hao)。
d、合理布線、合he理li排pai列lie電dian路lu。印yin製zhi板ban上shang的de傳chuan輸shu線xian,既ji可ke能neng成cheng為wei發fa射she天tian線xian,也ye可ke能neng成cheng為wei接jie收shou天tian線xian,因yin此ci,必bi須xu對dui它ta們men合he理li布bu置zhi,並bing盡jin量liang縮suo短duan其qi長chang度du,以yi降jiang低di它ta們men的de相xiang互hu幹gan擾rao。
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地線係統的電磁兼容
作為電路係統的地線,首要的任務是必須接觸良好,盡量減少接地電感及接地電阻。
使地電流少鍋合,減小相互感應。
在電路係統中,一般應把模擬信號地,數字信號地和噪聲地分開,有些係統還要單獨設屏蔽地。模擬地用於模擬電路和它們的電源;數字信號地用於數字電路和它們的饋電電源;噪聲地用於交流電源變壓器的靜電屏蔽及變壓器屏蔽、交流供電線的屏蔽和發射機等。這幾種地線在電路係統中不應混淆相連,使它們在係統外單點相接與大地相連。
電路工藝及結構方麵的電磁兼容設計
電(dian)磁(ci)兼(jian)容(rong)不(bu)能(neng)隻(zhi)看(kan)成(cheng)是(shi)電(dian)路(lu)設(she)計(ji)人(ren)員(yuan)的(de)事(shi),還(hai)必(bi)須(xu)由(you)工(gong)藝(yi)和(he)結(jie)構(gou)人(ren)員(yuan)配(pei)合(he),才(cai)能(neng)共(gong)同(tong)完(wan)成(cheng)合(he)理(li)的(de)設(she)計(ji)。因(yin)為(wei)不(bu)論(lun)是(shi)接(jie)地(di)線(xian)的(de)設(she)置(zhi),電(dian)纜(lan)走(zou)向(xiang)安(an)排(pai),還(hai)是(shi)電(dian)子(zi)組(zu)合(he)的(de)屏(ping)蔽(bi)體(ti)設(she)計(ji),電(dian)子(zi)組(zu)合(he)的(de)排(pai)列(lie)及(ji)變(bian)壓(ya)器(qi)的(de)放(fang)置(zhi)位(wei)置(zhi),和(he)各(ge)種(zhong)材(cai)料(liao)的(de)選(xuan)擇(ze)等(deng)都(dou)屬(shu)於(yu)電(dian)子(zi)結(jie)構(gou)問(wen)題(ti)。
erpingbitidejiagong,yinzhibandezhiqian,dianludezhuangpeidengjiangzhijieyingxiangpingbi,fushejichuandaoxiaoguo,zheshigongyifangmiandewenti。xiashujigewentishejishiyingjiayizhuyi。
a、合理劃分、zuhedanyuandianzidianlu,shitamenanqigongnengzuhechengbutongdegongnengkuaidianlu。youqiduizhouqixingmaichongxinhaodianlu,zuihaorangtaqizhiyutongyigegongnengkuainei,jizuzhuangzaitongyipingbiheli。
b、數字電路與模擬電路必須分開組裝,相互間的連接應加以隔離,必要時可用光電耦合器件將它們完全隔離。
c、傳輸高穩定信號的電纜,必要時給電纜再加屏蔽套,或選用半剛性電纜和剛性電纜。
d、電路和元器件排列應合理,不要使信號迂回,盡量減小輸出輸入及各種情況上的相互耦合。
e、盡量選用平麵安裝電路,不要大麵積接地,它對電磁場的輻射抵製優於立體電路,可大大降低場輻射。
f、特別注意噪聲電路,噪聲元器件的裝配位置,處理了它們的地線,例如:繼電器、電源變壓器、高功率大電流器件及高壓脈衝電路等等。
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生不必要的耦合幹擾。
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屏蔽設計
在電磁兼容的設計中,屏蔽體設計是非常重要的一個方麵。屏蔽是抑製一切無關信號的重要手段,一般可分三種類型:靜電屏蔽、磁屏蔽、電磁屏蔽。
1靜電屏蔽
空kong間jian任ren何he兩liang個ge帶dai電dian物wu體ti均jun可ke產chan生sheng靜jing電dian場chang,其qi中zhong一yi方fang電dian壓ya的de變bian化hua必bi定ding會hui引yin起qi另ling一yi方fang的de變bian化hua,產chan生sheng靜jing電dian禍huo合he。靜jing電dian藕ou合he的de機ji理li是shi通tong過guo電dian路lu之zhi間jian存cun在zai的de電dian容rong拙zhuo合he作zuo用yong引yin起qi的de。
克(ke)服(fu)靜(jing)電(dian)荊(jing)合(he)最(zui)好(hao)的(de)方(fang)法(fa)是(shi)利(li)用(yong)金(jin)屬(shu)板(ban)作(zuo)靜(jing)電(dian)屏(ping)蔽(bi)體(ti)。把(ba)受(shou)幹(gan)擾(rao)的(de)兩(liang)個(ge)源(yuan)用(yong)金(jin)屬(shu)板(ban)隔(ge)離(li)開(kai),或(huo)者(zhe)把(ba)電(dian)路(lu)上(shang)的(de)所(suo)有(you)元(yuan)器(qi)件(jian)安(an)裝(zhuang)在(zai)金(jin)屬(shu)板(ban)的(de)一(yi)邊(bian),如(ru)同(tong)表(biao)麵(mian)安(an)裝(zhuang)電(dian)路(lu)那(na)樣(yang),可(ke)獲(huo)得(de)良(liang)好(hao)的(de)靜(jing)電(dian)屏(ping)蔽(bi)。具(ju)體(ti)的(de)屏(ping)蔽(bi)方(fang)法(fa),尤(you)其(qi)對(dui)雜(za)散(san)電(dian)容(rong)禍(huo)合(he)作(zuo)用(yong)的(de)屏(ping)蔽(bi),應(ying)該(gai)在(zai)設(she)計(ji)初(chu)始(shi)階(jie)段(duan)就(jiu)全(quan)麵(mian)加(jia)以(yi)考(kao)慮(lv)。
屏蔽方法:將一塊金屬板置於兩個被屏蔽的電路中間,並使各金屬板與地作電氣連接,如圖l所示。這樣從一點發出的電力線均被屏蔽板擋住,即起到靜電屏蔽作用。
也可作成屏蔽罩,如圖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ju離li,以yi減jian小xiao雜za散san電dian容rong,也ye可ke減jian弱ruo電dian容rong禍huo合he作zuo用yong,但dan這zhe種zhong方fang法fa受shou到dao體ti積ji限xian製zhi,一yi般ban無wu法fa采cai用yong。特te別bie要yao注zhu意yi靜jing電dian屏ping蔽bi體ti與yu地di之zhi間jian的de接jie觸chu必bi須xu良liang好hao,若ruo接jie觸chu不bu好hao,屏ping蔽bi體ti與yu地di之zhi間jian將jiang有you電dian位wei差cha,影ying響xiang屏ping蔽bi效xiao果guo。因yin此ci要yao求qiu屏ping蔽bi盒he應ying作zuo導dao電dian防fang腐fu處chu理li,所suo用yong螺luo釘ding,鉚mao釘ding等deng固gu定ding不bu宜yi太tai稀xi,盡jin量liang使shi電dian接jie觸chu良liang好hao,減jian小xiao接jie地di電dian阻zu,減jian小xiao接jie地di電dian感gan。
2磁屏蔽
電dian流liu在zai導dao線xian中zhong流liu動dong,流liu過guo電dian感gan線xian圈quan和he變bian壓ya器qi時shi,其qi周zhou圍wei產chan生sheng磁ci場chang,磁ci場chang通tong過guo電dian路lu中zhong的de互hu感gan來lai傳chuan播bo,電dian流liu產chan生sheng的de磁ci力li線xian,通tong過guo互hu感gan在zai其qi它ta電dian路lu中zhong感gan應ying出chu電dian壓ya。
尤其在3KH:以yi下xia的de低di頻pin條tiao件jian下xia,主zhu要yao幹gan擾rao影ying響xiang是shi由you磁ci場chang引yin起qi的de,但dan解jie決jue磁ci屏ping蔽bi往wang往wang既ji昂ang貴gui又you困kun難nan。在zai雷lei達da中zhong,磁ci屏ping蔽bi主zhu要yao針zhen對dui電dian源yuan變bian壓ya器qi和he高gao壓ya調tiao製zhi器qi。一yi般ban低di紋wen波bo電dian源yuan的de變bian壓ya器qi常chang都dou采cai用yong坡po莫mo合he金jin加jia以yi屏ping蔽bi,否fou則ze達da不bu到dao良liang好hao效xiao果guo。
3電磁屏蔽
任何一種交流電路都會產生交變的電場和磁場。電磁屏蔽與電磁場的性質、變化頻率、及輻射源和受感器之間的距離等有關。在雷達電子電路係統中,工作頻率一般都較高,在IKHz以上,一般可選用鋁為電磁屏蔽材料。用切削工藝製成的鋁屏蔽盒,對300MHz信號屏蔽隔離可達100dB以上。當頻率在]KHz以下,主要對磁場進行屏蔽,應選擇高導磁率的材料。
在電子電路係統中,為了內部走線及取出放置電路方便,給屏蔽組裝盒加有蓋板,有時為了通風、散(san)熱(re)等(deng)需(xu)要(yao),在(zai)屏(ping)蔽(bi)板(ban)上(shang)打(da)孔(kong),開(kai)縫(feng),造(zao)成(cheng)屏(ping)蔽(bi)體(ti)出(chu)現(xian)間(jian)斷(duan)點(dian),引(yin)起(qi)信(xin)號(hao)泄(xie)漏(lou),形(xing)成(cheng)幹(gan)擾(rao),設(she)計(ji)者(zhe)應(ying)認(ren)真(zhen)考(kao)慮(lv)。正(zheng)確(que)排(pai)列(lie)元(yuan)件(jian)的(de)位(wei)置(zhi),使(shi)縫(feng)和(he)孔(kong)不(bu)要(yao)切(qie)斷(duan)感(gan)應(ying)電(dian)流(liu),必(bi)要(yao)時(shi)可(ke)將(jiang)孔(kong)改(gai)用(yong)截(jie)止(zhi)波(bo)導(dao)管(guan),使(shi)孔(kong)輻(fu)射(she)進(jin)一(yi)步(bu)削(xue)弱(ruo)。
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屏蔽組裝設計
除了屏蔽設計以外,組裝技術也很重要,尤其是對射頻係統的組裝,更應細心設計。
一般應注意下麵幾點。
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、采取措施,防止電路級與級之間不必要的反饋和禍合。
c、對電源加濾波去鍋措施,衰減抑製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。
當然還必須兼顧體積、重量、成本等方麵的要求。
當(dang)電(dian)路(lu)之(zhi)間(jian)對(dui)寄(ji)生(sheng)場(chang)的(de)衰(shuai)減(jian)要(yao)求(qiu)較(jiao)高(gao)時(shi),用(yong)組(zu)裝(zhuang)盒(he)結(jie)構(gou)形(xing)式(shi)較(jiao)好(hao),它(ta)可(ke)作(zuo)成(cheng)單(dan)隔(ge)離(li)室(shi)形(xing)式(shi),也(ye)可(ke)設(she)計(ji)成(cheng)多(duo)個(ge)隔(ge)離(li)室(shi)形(xing)式(shi),即(ji)一(yi)個(ge)屏(ping)蔽(bi)盒(he),內(nei)分(fen)幾(ji)個(ge)隔(ge)離(li)室(shi),這(zhe)樣(yang)的(de)組(zu)裝(zhuang)盒(he)對(dui)靜(jing)電(dian)場(chang)和(he)電(dian)磁(ci)場(chang)均(jun)有(you)較(jiao)好(hao)的(de)隔(ge)離(li)。製(zhi)造(zao)組(zu)裝(zhuang)盒(he)的(de)材(cai)料(liao)最(zui)好(hao)選(xuan)用(yong)鋁(lv),它(ta)既(ji)便(bian)宜(yi)又(you)輕(qing),對(dui)雷(lei)達(da)的(de)電(dian)路(lu)係(xi)統(tong),隔(ge)離(li)效(xiao)果(guo)一(yi)般(ban)都(dou)很(hen)好(hao)。
zaizhuangpeizhexiepingbitishi,changyudaochangfengxielou,duiciyingcaiqubiyaocuoshi,shichangfengshangnengyouxuduojiechudian。keyongzengjialuoding,jiashedanxingpianhejiachendaodianchendiandengcuoshi。danshizheyangzuoyidingyaozhuyifangfushi,youqidianhuafangfushi,fouzebunengchangqibaochimanyidexiaoguo。
還(hai)應(ying)考(kao)慮(lv)射(she)頻(pin)導(dao)線(xian)的(de)幹(gan)擾(rao),合(he)理(li)選(xuan)取(qu)傳(chuan)輸(shu)信(xin)號(hao)的(de)幅(fu)度(du),正(zheng)確(que)安(an)排(pai)係(xi)統(tong)電(dian)纜(lan)走(zou)向(xiang),脈(mai)衝(chong)信(xin)號(hao)線(xian)。交(jiao)流(liu)信(xin)號(hao)線(xian)相(xiang)互(hu)不(bu)應(ying)綁(bang)在(zai)一(yi)起(qi),尤(you)其(qi)大(da)幅(fu)度(du)的(de)脈(mai)衝(chong)信(xin)號(hao),與(yu)高(gao)純(chun)度(du)的(de)信(xin)號(hao)在(zai)傳(chuan)輸(shu)時(shi)應(ying)嚴(yan)加(jia)區(qu)別(bie)。
總之,屏蔽設計是一項較為複雜的設計,它不僅需要機械設計知識,還必須熟悉所涉及的電屍各和多方而的知識。
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