閻 博

(國營第七八五廠，山西太原030024)

0 引言

隨著當前電子技術(shù)的飛速發(fā)展，現(xiàn)代的電子設(shè)備已經(jīng)越來越多地應用于人類生活的各個方面。這必然導致其周圍空間中產(chǎn)生的電磁場電平的不斷增加，電子設(shè)備不可避免地必須在日益惡化的電磁環(huán)境(EME)中工作。特別在現(xiàn)代戰(zhàn)場上，產(chǎn)生電磁輻射的武器系統(tǒng)的激增，造成戰(zhàn)場上各軍兵種武器系統(tǒng)間電磁干擾(EMI)的可能性不斷增大，當兩個系統(tǒng)以足夠接近的頻率和間距運行時，就會出現(xiàn)電磁干擾，其對武器系統(tǒng)性能和可靠性所造成的惡劣影響以及由此而產(chǎn)生的后果是極其嚴重的，包括信息不準確、無法探測敵方目標、引信過早點火、飛機飛行失控和制導武器失靈等?，F(xiàn)代戰(zhàn)場指揮系統(tǒng)就包含有大量的電子裝備，在指揮車方艙有限的空間，隨著電子設(shè)備的種類和數(shù)量的不斷增加，它們所占用的電磁頻譜越來越寬，所傳輸?shù)男畔⒘吭絹碓酱?，除了電子設(shè)備的質(zhì)量和可靠性，設(shè)備的密集所帶來設(shè)備之間的相互干擾問題也不能忽略，因而車載電子設(shè)備之間的EMC問題也越來越突出。這就對現(xiàn)代戰(zhàn)場指揮系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計提出了更高的要求。電磁兼容設(shè)計一方面要保證系統(tǒng)在復雜的電磁環(huán)境下甚至在敵人強烈的電磁干擾下正常工作，另一方面又要最大限度的抑制自身對周圍環(huán)境的電磁輻射，以減少對其他電子設(shè)備或系統(tǒng)的影響，同時也防止被敵人發(fā)現(xiàn)，提高生存能力［1］。

某型號防空指揮系統(tǒng)是新研制的戰(zhàn)場指揮系統(tǒng)，該系統(tǒng)配有雷達以發(fā)現(xiàn)目標，各種數(shù)據(jù)在專用計算機中進行處理，使用跳頻電臺作為主要通信手段。這些設(shè)備都裝配在系統(tǒng)的核心部分指揮車方艙中，另外方艙中還裝有在線式UPS、柴油發(fā)電機等電子設(shè)備，在同時開機工作時電磁環(huán)境非常復雜，電磁兼容設(shè)計顯得十分重要。其中跳頻電臺是該系統(tǒng)的主要通信手段，接受靈敏度高，方艙內(nèi)其它設(shè)備輻射的電磁信號有時會影響電臺的正常工作，減小其他設(shè)備對其造成的電磁干擾成為方艙電磁兼容設(shè)計的核心。

在產(chǎn)品的設(shè)計初期，我們就注意了電磁兼容設(shè)計。在結(jié)構(gòu)設(shè)計上，機箱采用鑄鋁材料的全密封設(shè)計，對各個電器設(shè)備之間連接電纜、電源電纜采用了屏蔽措施，并注意屏蔽層接地。盡管如此，但在做電磁兼容測試時，仍然存在著干擾。特別是對電臺的干擾，嚴重影響了電臺在最大通信距離上的通信質(zhì)量。抑制或屏蔽這些電磁輻射，仍是艱巨的任務。

為了從根本上解決上述問題，我們將指揮車方艙置于電磁暗室中，用頻譜儀，近場探頭等儀器對車上各設(shè)備進行了逐個反復試驗，認真尋找主要電磁輻射源。經(jīng)過試驗發(fā)現(xiàn)專用計算機按程序運行時，雷達開機時，UPS在線工作時都會對周圍電磁環(huán)境造成干擾。特別是在跳頻電臺的工作頻段上也存在一定的干擾，這將嚴重影響電臺的工作，必須加以解決。

1 用計算機同電臺的電磁兼容設(shè)計

針對計算機工作時對電臺的干擾，我們在電磁暗室中專門對其進行了反復的測試，發(fā)現(xiàn)計算機對外電纜的傳導是主要的干擾源。為此，結(jié)合本型號產(chǎn)品的實際情況決定從解決電纜對外接口的傳導干擾入手，重點解決傳導干擾，進而隔離輻射干擾。我們給電源插座加磁環(huán)，將導線分別同相纏繞此磁環(huán)8～10圈，并在每一根導線與機箱之間接一高壓電容。專用計算機串行接口、鍵盤接口等計算機對外接口安裝濾波插針，再加適當?shù)拇怒h(huán)，重新布置鍵盤內(nèi)走線等措施使各個接口傳導干擾泄漏得到抑制。最后，實際對接測試，打開計算機，運行工作程序，對電臺沒有干擾了。至此，專用計算機和電臺之間的電磁兼容問題得到解決。

2 雷達系統(tǒng)和電臺的電磁兼容設(shè)計

雷達是一部較為復雜的大型電子設(shè)備，有信號收發(fā)單元，計算機終端設(shè)備和天線單元組成，各部分有大量電纜連接，很容易造成干擾的傳輸［2］。為此，我們先對已采取的眾多電磁兼容措施全面認真分析，并進行多次測試，發(fā)現(xiàn):在信號收發(fā)單元的高頻信號處理電路工作時有高頻的干擾產(chǎn)生。在電纜中傳輸?shù)臅r鐘信號，控制信號，通過雷達系統(tǒng)各單元之間，雷達與平臺之間的連接電纜造成輻射。雷達天線上的分頻器在天線工作時會向周圍空間發(fā)射強烈的電磁輻射，而且這些輻射正處在電臺的工作頻段，對同在艙頂?shù)碾娕_天線造成干擾，嚴重影響了天線接受的靈敏度。另外，雷達天線與收發(fā)單元之間有穿越方艙艙體的電纜，對方艙的整體電磁屏蔽性能造成影響。于是，我們提出了進一步減小輻射強度，改善和加強雷達電磁屏蔽的設(shè)計方案。

對各種連接電纜，采取雙層屏蔽，重新加工，確保屏蔽層與插頭之間連接可靠，電臺天線與電臺之間的電纜抗輻射能力較差，我們選用了屏蔽效果好的剛性電纜，提高整體屏蔽效果，增強電臺防護能力。對信號收發(fā)單元采用電源濾波、基準時鐘信號濾波，主要輸出插座的安裝部位增設(shè)濾波盒等，消除或者減小輻射強度，并為信號收發(fā)單元制作了專門的電磁屏蔽箱體，從整體上提高雷達本身電磁屏蔽效果。對雷達天線上的分頻器在結(jié)構(gòu)上進行了處理，殼體進行了除漆，在殼體的連接處加裝了導電膠條，很好的防止了電磁信號的泄漏。對穿艙電纜加強屏蔽，在電纜穿艙的開孔處裝入電磁屏蔽材料，減小外部對艙內(nèi)電磁環(huán)境的影響。經(jīng)過測試雷達的干擾有了明顯下降。

3 UPS系統(tǒng)和電臺的電磁兼容設(shè)計

為了保證系統(tǒng)在沒有外來電力供應的情況下正常工作，方艙內(nèi)安裝了在線式UPS系統(tǒng)。在系統(tǒng)有外來電力供應時，UPS起到濾波的作用，并自動為電池充電。在系統(tǒng)沒有外來電力供應時，UPS的逆變功能利用電池儲存的電能為系統(tǒng)供電。我們在電磁暗室中對UPS進行了測試，檢測在各種情況下UPS對周圍電磁場的影響。發(fā)現(xiàn)UPS的整流部分和逆變部分工作時，會對艙內(nèi)電磁環(huán)境產(chǎn)生較大影響。在這種情況下我們對UPS進行了全面的改進，在機箱內(nèi)部對整流器和逆變器用金屬殼體進行了隔離，對其的輸出電纜加裝了磁環(huán)，在機箱對外的插頭采用了濾波連接器，為了保證濾波連接器的良好接地還在濾波連接器與機箱面板之間安裝電磁密封襯墊。對艙內(nèi)的供電電纜進行了完全的網(wǎng)狀屏蔽保持了電纜良好的柔韌性及抗撓壽命的同時，也最大限度的抑制了電纜的電磁波發(fā)射作用。另外電源線也是電磁干擾傳入設(shè)備和傳出設(shè)備的主要途徑。通過電源線，電網(wǎng)上的干擾可以傳入設(shè)備，干擾設(shè)備的正常工作。同樣，設(shè)備的干擾也可以通過電源線傳到電網(wǎng)上，對網(wǎng)上其他設(shè)備造成干擾。為了防止這兩種情況的發(fā)生，最后我們在系統(tǒng)的電源入口處加裝了電源濾波器，從而從源頭上保證了供電系統(tǒng)的電磁兼容性能。經(jīng)過上述改進UPS系統(tǒng)的電磁干擾也得到了有效的抑制。

經(jīng)過艱苦攻關(guān)，方艙內(nèi)其它設(shè)備對電臺的電磁干擾電平明顯下降。我們對電臺工作頻段的高、中、低段都進行了測試，在系統(tǒng)設(shè)備全部開機的情況下，電臺在最遠通信距離上的通信質(zhì)量得到很大的改善。電磁兼容基本達到的要求，滿足部隊使用要求，而且采取的措施能方便的在批量生產(chǎn)中貫徹實施。

電磁兼容問題是一個復雜的系統(tǒng)工程。它要求參與系統(tǒng)的研制與管理人員用系統(tǒng)的觀點與方法去研究、分析與設(shè)計，針對不同的電子系統(tǒng)進行具體的分析，總結(jié)出針對該系統(tǒng)的最有效最合適的EMC方案。由于電子技術(shù)的廣泛應用，并且各種干擾設(shè)備的輻射很復雜，要真正完全消除電磁干擾是不可能完成的任務。但是通過我們的工作表明，根據(jù)電磁兼容性的基本原理來采取措施最大限度地減小電磁干擾，可將其控制在系統(tǒng)可容納的范圍之內(nèi)，從而保證系統(tǒng)或設(shè)備良好的電磁兼容性。

［1］沙斐.機電一體化的電磁兼容技術(shù)［M］.北京:中國電力出版社，1999.

［2］王慶斌.電磁干擾與電磁兼容技術(shù)［M］.北京:機械工業(yè)出版社，1999.