某F型产品电磁兼容设计

郭克平　王丹

摘 要：针对某F型产品存在的电场辐射干扰（RE102电场辐射发射）超标问题，分别从线路设计、屏蔽、滤波及滤波器的使用等方面对F型产品内部电磁兼容设计进行了详细分析，找出了RE102超标的根本原因，通过采取线路设计、接地，扼流圈滤波等方法，电场辐射发射干扰得到了有效抑制，经改进后该F型产品电磁兼容性能显著提高，通过了电磁兼容试验考核，验证措施有效性。

关键词：RE102 屏蔽 抑制发射

中图分类号：O552.4+24 文献标识码：：A 文章编号：1674-098X（2013）03（c）-00-03

电磁兼容性是某F型产品的重要考核项目之一，该产品所处电磁环境恶劣，该产品电磁兼容性能优劣将直接影响载机系统的正常工作。

该产品是一个具有多电源，模拟和数字电路混合，高频和低频电路混合的复杂系统，具有体积小，精度高的特点。其内部电场辐射干扰严重影响着载机系统的正常工作。如何抑制电场辐射干扰（RE102）是提高该产品电磁兼容性能的关键。

1 产品存在的电磁兼容问题

该产品电磁兼容项目共进行8个测试项目，其中只有电场辐射发射RE102在部分频点超差，具体实验情况如下。

1.1 RE102 2 M～30 MHz电场发射辐射

在2 M～30 MH电场发射辐射实验中分别测试了产品的水平极化场和垂直极化场干扰，测试结果显示该产品的水平极化场合垂直极化场的曲线基本相同，因此只显示垂直极化场的曲线。

图1所示为该产品的垂直极化场曲线图。

1.2 RE102 30 M～200 MHz电场发射辐射

在30 M～200 MH电场发射辐射实验中分别测试了产品的水平极化场和垂直极化场干扰，测试结果显示该产品的水平极化场合垂直极化场的曲线基本相同，因此只显示垂直极化场的曲线。图21所示为该产品的垂直极化场曲线图。

由图1、图2可以看出，该产品在2 M～30 MH电场发射辐射中无论是水平极化还是垂直极化均在6.3 M～24 MHz频段内出现大量超出国军标规定，在30 MHz以上的频段内未出现超出国军标的情况。

2 产品的组成和工作原理

该产品由数据处理计算机、电压转换电路、滤波电路和功率电路组成，其工作原理如图3所示。

外界输入27 V电源经过电压转换电路、滤波电路转换成5 V电源，给接口电路和数据计算机系统使用。数据处理计算机实现与载机的总线通讯，将载机下达的指令转换成相应的模拟信号。

3 产品内部电磁环境分析

RE102属于对外发射干扰，一般情况下是由DC-DC模块电源电路、计算机时钟电路，内部信号线路相互干扰造成的等。DC-DC模块电源中开关管和蒸馏二极管在导通和戒指的过程中，快速的上升和下降时，电流变化所产生的辐射能量是RE102的主要来源。计算机时钟电路由于使用了晶体振荡器，在晶振工作时产生的高频辐射也是影产品辐射能量超标的主要来源之一；在电气设计时，考虑了元器件的安装位置，内部线束使用双脚屏蔽线，数字信号线和模拟信号线分开布线。双绞线的两个相邻回路上的电流相反，他们产生的磁场方向相反，在空间抵消，因此采用外部屏蔽層减少对外内部线束对外的电磁辐射强度。

4 RE102超标原因定位

F型产品在10 mHz-30 mHz出现发射干扰，针对RE102超标的包络及特点，使用频谱仪的近场探头在单独电路模块上寻找干扰源。由于DC-DC电源转换电路和数据处理电路设计在同一块电路板上，数据处理电路使用DC-DC电源转换电路将27V电源转换出来的5V作为工作电源。在使用频谱仪分别探测27V供电和5V供电时电路板的辐射情况。探测结果见图4。

由图4可以看出，当该电路板使用5V工作时，使用频谱分析仪探测到的干扰与实验数据基本一致，当DC-DC转换电路不工作时，即使用5V电源工作时，干扰频率和幅值显著下降，因此可以确定DC-DC转换电路为干扰的主要原因。

5 采取措施

根据上述的分析可以得出，F型产品RE102的干扰源主要是由于DC-DC转换电路的电源模块的工作频率（300 mHz）的高次谐波引起的，为降低干扰需要拟从滤波和屏蔽两方面进行：（1）加强电源模块的输入输出滤波电路，以减小电源模块对外的干扰能量；进行滤波电路时采用增加扼流圈和对地增加滤波电容两方面进行。根据实验情况，使用扼流圈匝数为1扎时，6.3 M～24 MHz的干扰未明显降低，当使用扼流圈匝数为3扎时，6.3 M～24 MHz的干扰明显降低。如图5所示。（2）加强电路板的接地处理，降低接地阻抗，处理电路板的电源地、数字地和模拟地的地线搭接处理；经过反复试验和优化设计，在数字地和结构地之间增加100 Pf～10000 pF的滤波电容，减少地线间的干扰。

（3）加强F型产品的内部电缆屏蔽处理，降低电缆的对外

辐射。

屏蔽是减少F型产品内部电缆对外辐射的最直接和有效的方法，使用防波套对关键线路进行专门处理，减少27 V电源附近的干扰。

6 改进后试验结果

以上措施实施后，对产品的RE102电磁兼容项目进行测试，试验结果见图6。

7 结语

该文针对F型产品研制过程中的电磁兼容RE102的技术瓶颈，认真分析了RE102电场辐射干扰的根源，通过增加扼流圈、滤波电容以及电缆屏蔽等有效措施，使该产品通过RE102试验，保证了该产品良好的电磁兼容性能。

参考文献

[1] GJB151A-97军用设备的电磁敏感度要求.

[2] 军用设备和分系统电磁发射和敏感度要求.

[3] 区健昌，电子设备的电磁兼容性设计.

[4] 尹海平.传导性电磁兼容关键技术研究[D].南京师范大学，2008.