某型产品电磁兼容性改进研究

2012-08-16王磊

科技视界 2012年18期

王磊

（中国空空导弹研究院河南洛阳 471009）

0 引言

电磁干扰轻则引起测量数据上下跳动，重则造成检测系统内部逻辑混乱、系统瘫痪,甚至烧毁电子线路。因此抗电磁干扰技术就显得越来越重要。某型产品在电磁兼容试验过程中出现误投放故障，如果在真实机载发射时发生这种情况会造成机毁人亡的严重事故，必须采取有效手段提高产品的电磁兼容性。

1 电磁兼容性概述

1.1 电磁兼容性理论

电磁兼容性EMC（Electromagnetic Compatibility）是指“一种器件、设备或系统的性能,它可以使其在自身环境下正常工作并且同时不会对此环境中任何其他设备产生强烈电磁干扰。 ”

1.2 提高电磁兼容性的途径

消除或减弱电磁干扰的方法可针对电磁干扰形成时必须同时具备的三个因素,采取三方面的措施。

1.2.1 消除或抑制干扰源

积极、主动的措施是消除干扰源,例如使产生干扰的电气设备远离检测装置;将整流子电动机改为无刷电动机;在继电器、接触器等设备上增加消弧措施等,但大多数情况下这个措施很难完全实现。

1.2.2 破坏干扰途径

对于以“电路”的形式侵入的干扰,可采取诸如提高绝缘性能;采用隔离变压器、光耦合器等切断干扰途径;采用退耦、滤波等手段引导干扰信号的转移; 改变接地形式切断干扰途径等。对于以“辐射”的形式侵入的干扰,一般采取各种屏蔽措施,如静电屏蔽、磁屏蔽、电磁屏蔽等。

1.2.3 削弱接收回路对干扰的敏感性

一般而言, 高输入阻抗的电路比低输入阻抗的电路易受干扰；模拟电路比数字电路抗干扰能力差。一个设计良好的检测装置应该具备对有用信号敏感、对于干扰信号尽量不敏感的特性。

2 故障分析和改进措施

2.1 问题分析

故障均发生在进行电磁兼容考核试验RS103（电场辐射敏感度测试）项目时，说明产品的屏蔽性不好，外部干扰通过结构件之间的缝隙、电缆等进入产品内部，影响产品的正常工作。

在进行RE102（电场辐射发射测试）时，在某些频点存在辐射超标现象，表明产品工作时对外辐射的电磁干扰超标，主要原因和DSP 处理器的工作频率、电源模块的工作频率有关。

2.2 具体改进措施

系统电磁兼容性的提高需要采用综合治理的措施，每一个单独的措施只能部分提高系统的电磁兼容性，并不能根本解决发现的问题，需要采用综合的屏蔽和滤波相结合的办法，来提高整个系统的电磁兼容性。

2.2.1 屏蔽措施

产品结构上如果构不成一个良好的电磁屏蔽体，外部干扰就能进入内部造成系统工作紊乱，内部工作产生的高频干扰信号也能辐射出去，为了使产品在结构上成为一个良好的屏蔽体，主要采取的措施有：采用导电阳极化对壳体进行表面处理、采用导电胶进行电磁密封、产品底板通过螺钉和壳体连接构成一个良导体，通过采取这些措施产品在结构上形成一个比较完整的电磁屏蔽体，即能防止外部的干扰对内部电路的工作产生影响也可防止内部电路工作时的干扰辐射出去。

2.2.2 滤波措施

采用滤波电连接器对出入产品的信号进行滤波。滤波连接器是在普通连接器的基础上，经过内部结构改进，增加滤波网络研制而成，每一个接触偶均为一个完整的低通滤波器，并不改变原有的安装尺寸及方式，可以与同型号的普通连接器互换。它既具备普通连接器的功能，又有抑制电磁干扰的特性。将滤波器和连接器金属外壳连接，可同时实现滤波、屏蔽、接地。通过使用滤波连接器可将产品唯一对外的接口进行电磁密封，大大提高了产品的电磁兼容性。

采用直流电源滤波器对产品供电进行滤波，电源噪声是电磁干扰的一种，其传导噪声的频谱为10k-30MHz，根据干扰方向的不同，电源噪声从形成特点上看，噪声干扰分为差模干扰和共模干扰。采用的电源滤波器对差模和共模干扰的插入损耗如表1 所示。

表1 不同频率下电源滤波器对差模和共模干扰的插入损耗

针对系统在进行电磁兼容试验时出现的掉电现象，采用稳压模块WPM-50S-N 对产品供电进行欠压保护和瞬时断电保护，采用SY5656A 瞬态抑制二极管对产品供电进行防尖峰和浪涌保护，采用磁珠、EMI 滤波器对产品供电进行滤波。产品供电采用的处理电路如下图1 所示。

图1 电源前端电路设计原理

针对误投放现象，为了提高输入控制信号的抗干扰能力，在输入信号的输入端加上一个下拉电阻，通过一个下拉电阻可以使输入信号需能提供一个稳定的电流，防止毛刺没有能量的信号被误采集到。输入端加上磁珠和电容滤掉输入的干扰，在输入端还增加了一个稳压二极管，当有输入的干扰信号电压小于稳压管的击穿电压时，电路不会导通，不会误采集到造成误投放。具体电路实现如下图2 所示。