如何設計滿足電磁兼容要求的雷達電路係統
發布時間:2013-03-06 責任編輯:Lynnjiao
【導讀】由於雷達信號的寄生輸出,除了在信號變換等過程中產生外,還與係統外部的幹擾、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。
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
yonggaozhiliangdedanyuandianzidianluzuchengdianluxitong,wanchengmouzhonggongnengshi,chulexitongfangandezhengque,diancijianrongshejiyeshishifenzhongyaode。youqiduixiandaileidazhongdegaowendingxinhaoxitongheyixiefuzadianluxitongyijigongzuozaieliediancihuanjingzhongdedianluxitong,diancijianrongshejijiugengweizhongyao。xiamianjiangxiangxifenxidianluxitongdediancijianrongjianti,bingtichuyouguandeshishicuoshihefangfa。
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;第(di)二(er)種(zhong)是(shi)係(xi)統(tong)本(ben)身(shen)產(chan)生(sheng)的(de)幹(gan)擾(rao)信(xin)號(hao),例(li)如(ru)整(zheng)流(liu)濾(lv)波(bo)後(hou)的(de)波(bo)紋(wen)幹(gan)擾(rao),可(ke)控(kong)矽(gui)調(tiao)壓(ya)產(chan)生(sheng)的(de)尖(jian)脈(mai)衝(chong),開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)引(yin)起(qi)的(de)高(gao)頻(pin)脈(mai)衝(chong),高(gao)頻(pin)電(dian)源(yuan)的(de)泄(xie)漏(lou)及(ji)穩(wen)壓(ya)管(guan)產(chan)生(sheng)的(de)噪(zao)聲(sheng)等(deng)等(deng);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
meizhidianyuanbianyaqidouyingzaichucijizhijianjiajingdianpingbi,yigelichujidianwangchuanjinlaideganrao。zhongyaodianyuanhaiyingduizhenggebianyaqijiazhaogaodaocicailiaojinxingcipingbi,yizhibianyaqicichangjiwaijiecichangyinqideganrao。zhexiejingdiangelihecipingbitijunyingkekaojiedi。
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、電(dian)路(lu)係(xi)統(tong)中(zhong),若(ruo)同(tong)時(shi)有(you)模(mo)擬(ni)電(dian)路(lu)和(he)數(shu)字(zi)電(dian)路(lu)時(shi),則(ze)必(bi)須(xu)分(fen)別(bie)給(gei)模(mo)擬(ni)電(dian)路(lu)和(he)數(shu)字(zi)電(dian)路(lu)供(gong)電(dian)。防(fang)止(zhi)數(shu)字(zi)電(dian)路(lu)中(zhong)上(shang)升(sheng)時(shi)間(jian)很(hen)快(kuai)的(de)瞬(shun)態(tai)過(guo)程(cheng)通(tong)過(guo)電(dian)源(yuan)影(ying)響(xiang)模(mo)擬(ni)電(dian)路(lu)。
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。
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。
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。
而(er)屏(ping)蔽(bi)體(ti)的(de)加(jia)工(gong),印(yin)製(zhi)板(ban)的(de)製(zhi)遣(qian),電(dian)路(lu)的(de)裝(zhuang)配(pei)等(deng)將(jiang)直(zhi)接(jie)影(ying)響(xiang)屏(ping)蔽(bi),輻(fu)射(she)及(ji)傳(chuan)導(dao)效(xiao)果(guo),這(zhe)是(shi)工(gong)藝(yi)方(fang)麵(mian)的(de)問(wen)題(ti)。下(xia)述(shu)幾(ji)個(ge)問(wen)題(ti)設(she)計(ji)時(shi)應(ying)加(jia)以(yi)注(zhu)意(yi)。
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。
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。
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。
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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。

圖1:靜電屏蔽

圖2:屏蔽罩
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。
磁屏蔽
dianliuzaidaoxianzhongliudong,liuguodianganxianquanhebianyaqishi,qizhouweichanshengcichang,cichangtongguodianluzhongdehuganlaichuanbo,dianliuchanshengdecilixian,tongguohuganzaiqitadianluzhongganyingchudianya。
尤其在3KH:yixiadedipintiaojianxia,zhuyaoganraoyingxiangshiyoucichangyinqide,danjiejuecipingbiwangwangjiangguiyoukunnan。zaileidazhong,cipingbizhuyaozhenduidianyuanbianyaqihegaoyatiaozhiqi。yibandiwenbodianyuandebianyaqichangdoucaiyongpomohejinjiayipingbi,fouzedabudaolianghaoxiaoguo。
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。
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。
haiyingkaolvshepindaoxiandeganrao,helixuanquchuanshuxinhaodefudu,zhengqueanpaixitongdianlanzouxiang,maichongxinhaoxian。jiaoliuxinhaoxianxianghubuyingbangzaiyiqi,youqidafududemaichongxinhao,yugaochundudexinhaozaichuanshushiyingyanjiaqubie。
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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