張 萌

（中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第三十八研究所，安徽 合肥230031）

0 引言

系留氣球是一種較為特殊的浮空器，依靠充入內(nèi)部的輕于空氣的氣體提供的升力將有效載荷帶到一定高度的空中工作，實(shí)現(xiàn)既定的任務(wù)。系留氣球是用纜索栓系固定的浮空器，借助于系留纜索、氣動(dòng)升力和剩余浮力，可以在空中特定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)定高度、長(zhǎng)時(shí)間駐留。作為空中平臺(tái)，適合搭載各種通訊、干擾、偵察和探測(cè)等電子設(shè)備。系留氣球系統(tǒng)平臺(tái)包含電源分系統(tǒng)、測(cè)控通信分系統(tǒng)、壓力調(diào)節(jié)分系統(tǒng)、動(dòng)力分系統(tǒng)、環(huán)控分系統(tǒng)等。由于多種電子設(shè)備集中在一個(gè)相對(duì)較小的空間內(nèi)，在提高設(shè)備集成度、降低體積與安裝空間的同時(shí)，不可避免地帶來(lái)了內(nèi)部電子部件之間的電磁干擾問(wèn)題，給設(shè)備的正常可靠工作帶來(lái)潛在的影響。

為保證設(shè)備滿足GJB151A-97《軍用設(shè)備和分系統(tǒng)電磁發(fā)射和敏感度要求》的要求，并在電磁環(huán)境中能夠正常的工作，特別是提高系統(tǒng)在惡劣的電磁環(huán)境中保持良好的工作狀態(tài)，就需對(duì)各類(lèi)電子設(shè)備進(jìn)行電磁兼容試驗(yàn)，對(duì)沒(méi)有通過(guò)的試驗(yàn)項(xiàng)目就行分析、整改，以達(dá)到滿足環(huán)境的需要。

根據(jù)在電磁兼容試驗(yàn)室對(duì)各個(gè)分系統(tǒng)進(jìn)行的摸底試驗(yàn)結(jié)果，主要有 CE102、CE107、CS114、RE102、RS103 五個(gè)項(xiàng)目在個(gè)別分系統(tǒng)中出現(xiàn)了不同程度的超標(biāo)或者敏感現(xiàn)象。根據(jù)測(cè)試曲線和故障現(xiàn)象，需要對(duì)各個(gè)設(shè)備進(jìn)行超標(biāo)現(xiàn)象分析和超標(biāo)部位定位，再進(jìn)行針對(duì)性的整改處理，以滿足設(shè)備電磁兼容特性。

1 電磁兼容方案設(shè)計(jì)

電子設(shè)備實(shí)現(xiàn)電磁兼容性，主要有兩種措施，一是屏蔽，切斷干擾源在空間的傳播途徑；二是將干擾信號(hào)濾除，抑制干擾源，切斷線路傳播途徑以達(dá)到電磁兼容的目的。本方案中，主要采用切斷線路傳播途徑技術(shù),對(duì)干擾源信號(hào)、電源系統(tǒng)輸入、輸出端進(jìn)行濾波處理,濾除電磁干擾。同時(shí)對(duì)機(jī)箱外殼、線纜處做屏蔽處理，降低設(shè)備通過(guò)空間縫隙輻射對(duì)其它設(shè)備造成影響，從而達(dá)到電磁兼容的目的。

2 電磁兼容分析

根據(jù)設(shè)備組成框圖以及測(cè)試情況對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行電磁兼容設(shè)計(jì)分析。

2.1 電源線傳導(dǎo)發(fā)射（CE102）超標(biāo)現(xiàn)象分析

設(shè)備的傳導(dǎo)騷擾發(fā)射超標(biāo)，主要是設(shè)備電源線傳導(dǎo)發(fā)射（設(shè)備產(chǎn)生的射頻騷擾電壓經(jīng)過(guò)電源線傳導(dǎo)出來(lái)）。由于設(shè)備電源入口沒(méi)有添加電源濾波器，或者添加的電源濾波器在某一頻段的插入損耗值未能滿足電磁兼容性要求，騷擾經(jīng)過(guò)電源線直接傳導(dǎo)出來(lái)，導(dǎo)致電源線傳導(dǎo)發(fā)射超標(biāo)。

2.2 電場(chǎng)輻射發(fā)射（RE102）超標(biāo)現(xiàn)象分析

根據(jù)超標(biāo)現(xiàn)象分析，輻射超標(biāo)有兩種可能：一種是設(shè)備外殼屏蔽性能不完善，比如連接器未與機(jī)殼有良好導(dǎo)電接觸，設(shè)備機(jī)殼與蓋板之間因?yàn)橛锌p隙而導(dǎo)致屏蔽不完善；另一種是由于電源線、其他信號(hào)線纜未進(jìn)行濾波處理，或未對(duì)線纜進(jìn)行良好的屏蔽，射頻的電磁騷擾經(jīng)電源線和其他信號(hào)線纜對(duì)外輻射發(fā)射，導(dǎo)致設(shè)備電磁兼容試驗(yàn)超標(biāo)。

2.3 電源線尖峰信號(hào)傳導(dǎo)發(fā)射（CE107）超標(biāo)現(xiàn)象分析

設(shè)備電源開(kāi)關(guān)接通和斷開(kāi)瞬間產(chǎn)生的尖峰信號(hào)是造成CE107項(xiàng)超標(biāo)的主要原因。需要采取抑制器件對(duì)開(kāi)關(guān)瞬間尖峰進(jìn)行吸收，使測(cè)試數(shù)據(jù)滿足電磁兼容大綱要求。

2.4 電場(chǎng)輻射敏感度（RS103）超標(biāo)現(xiàn)象分析

在空間施加電場(chǎng)輻射干擾，干擾通過(guò)空間和線纜耦合兩種方式進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部，影響設(shè)備正常工作。

2.5 電纜束注入傳導(dǎo)敏感度（CS114）超標(biāo)現(xiàn)象分析

經(jīng)排查，發(fā)現(xiàn)設(shè)備網(wǎng)線未采取屏蔽處理，通過(guò)電流卡鉗注入的干擾通過(guò)網(wǎng)線進(jìn)入內(nèi)部電路，影響敏感元器件的工作，從而使設(shè)備出現(xiàn)數(shù)據(jù)故障。

3 電磁兼容整改

根據(jù)超標(biāo)曲線，對(duì)各分系統(tǒng)進(jìn)行一系列的整改措施。

3.1 各單體電源線傳導(dǎo)發(fā)射（CE102）的設(shè)計(jì)整改

在電源分配單元輸入端增加相匹配電源濾波器，用來(lái)抑制電源線纜上10K-10M的傳導(dǎo)騷擾發(fā)射。電源濾波器采用高性能可靠性器件，對(duì)入口電源部分進(jìn)行處理。按照以往整改經(jīng)驗(yàn)，可采用和后端設(shè)備相匹配的濾波電路對(duì)電源線上的干擾進(jìn)行濾除，在寬的頻率范圍內(nèi)有良好的共模、差模插入損耗。濾波器外形如圖1所示：

圖1

3.2 電源線尖峰信號(hào)傳導(dǎo)發(fā)射（CE107）整改

根據(jù)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，CE107超標(biāo)主要因?yàn)榭諝忾_(kāi)關(guān)（外加開(kāi)關(guān)，本身不屬于系統(tǒng)組成）閉合和斷開(kāi)瞬間本身就有很強(qiáng)的尖峰干擾，引起試驗(yàn)超標(biāo)，針對(duì)此種情況，我們?cè)谙到y(tǒng)前端添加電源濾波器對(duì)尖峰進(jìn)行吸收的方式來(lái)降低尖峰干擾值，從而使測(cè)試開(kāi)關(guān)瞬間電壓值達(dá)到大綱規(guī)定值。

3.3 電場(chǎng)輻射發(fā)射（RE102）的設(shè)計(jì)整改

使用近場(chǎng)探頭來(lái)對(duì)超標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行定位分析，測(cè)試方法如圖2所示：

圖2

當(dāng)設(shè)備處于全工作狀態(tài)時(shí)，采用近場(chǎng)探頭測(cè)試機(jī)柜各部位（包括線纜、按鍵、縫隙等），發(fā)現(xiàn)以下電磁泄漏點(diǎn)。

1）電源線泄露

在各分系統(tǒng)前端添加電源濾波器，特別注意電源濾波器后端到各分系統(tǒng)電纜的屏蔽處理。對(duì)導(dǎo)線進(jìn)行屏蔽處理，減小導(dǎo)線的耦合干擾。直接避免輸入線纜過(guò)長(zhǎng)和未屏蔽而造成輻射超標(biāo)。本次整改主要對(duì)線纜進(jìn)行屏蔽處理，來(lái)防止空間與其他線纜之間的耦合。

2）信號(hào)線泄露

對(duì)于設(shè)備的信號(hào)線纜，按照定義分別在設(shè)備兩端進(jìn)行濾波處理，并對(duì)連接線纜使用屏蔽材料進(jìn)行屏蔽處理。

經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，設(shè)備信號(hào)線屏蔽層未與連接器插頭360°接觸，而是使用一根細(xì)導(dǎo)線進(jìn)行連接，或者屏蔽層未與連接器插頭接觸，不能保證信號(hào)線的屏蔽連續(xù)性，造成信號(hào)線上的騷擾從屏蔽不連續(xù)處逸出。將屏蔽層與圓形連接器插頭進(jìn)行360°環(huán)接，屏蔽層盡量選擇接觸電阻小的材質(zhì)。

3）射頻頭泄露

根據(jù)近場(chǎng)探頭對(duì)射頻頭測(cè)試發(fā)現(xiàn)，射頻頭泄露比較嚴(yán)重。將50歐姆負(fù)載連接在射頻頭上，測(cè)試發(fā)現(xiàn)干擾消除，采用此種方法，防止干擾從射頻頭向外泄露。

4）縫隙處泄露

外殼縫隙處，接觸面氧化導(dǎo)致導(dǎo)電性下降，對(duì)各接觸面進(jìn)行清潔，使接觸面導(dǎo)電連續(xù)。

將圓形連接器下防水襯墊更換為導(dǎo)電襯墊，使圓形連接器與殼體導(dǎo)電接觸良好。

3.4 電場(chǎng)輻射敏感度（RS103）的設(shè)計(jì)整改

對(duì)于RE103超標(biāo)，主要采取屏蔽的方式，來(lái)抑制空間干擾通過(guò)縫隙或線纜對(duì)內(nèi)部電路的影響。

3.5 電纜束注入傳導(dǎo)敏感度（CS114）的設(shè)計(jì)整改

對(duì)設(shè)備信號(hào)線纜和網(wǎng)線進(jìn)行屏蔽處理，抑制試驗(yàn)時(shí)干擾通過(guò)線纜對(duì)設(shè)備的影響。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)系留氣球上各個(gè)分系統(tǒng)或單體設(shè)備的電磁兼容性測(cè)試、分析、整改及再測(cè)試，在電磁兼容實(shí)驗(yàn)室按照國(guó)軍標(biāo)GJB151A-97《軍用設(shè)備和分系統(tǒng)電磁發(fā)射和敏感度要求》和試驗(yàn)大綱相關(guān)規(guī)定通過(guò)了電磁兼容要求的試驗(yàn)項(xiàng)目。

［1］白同云.電磁兼容設(shè)計(jì)[M].2版.北京:北京郵電大學(xué)出版社,2011.

［2］郝曉冬,喬恩明.電源系統(tǒng)電磁兼容設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M].北京:中國(guó)電力出版社,2007.

［3］吳良斌.現(xiàn)代電子系統(tǒng)的電磁兼容性設(shè)計(jì)[M].北京:國(guó)防工業(yè)出版社,2004.