系留气球电磁兼容性试验分析与整改

张 萌

（中国电子科技集团公司第三十八研究所，安徽 合肥230031）

0 引言

系留气球是一种较为特殊的浮空器，依靠充入内部的轻于空气的气体提供的升力将有效载荷带到一定高度的空中工作，实现既定的任务。系留气球是用缆索栓系固定的浮空器，借助于系留缆索、气动升力和剩余浮力，可以在空中特定范围内实现定高度、长时间驻留。作为空中平台，适合搭载各种通讯、干扰、侦察和探测等电子设备。系留气球系统平台包含电源分系统、测控通信分系统、压力调节分系统、动力分系统、环控分系统等。由于多种电子设备集中在一个相对较小的空间内，在提高设备集成度、降低体积与安装空间的同时，不可避免地带来了内部电子部件之间的电磁干扰问题，给设备的正常可靠工作带来潜在的影响。

为保证设备满足GJB151A-97《军用设备和分系统电磁发射和敏感度要求》的要求，并在电磁环境中能够正常的工作，特别是提高系统在恶劣的电磁环境中保持良好的工作状态，就需对各类电子设备进行电磁兼容试验，对没有通过的试验项目就行分析、整改，以达到满足环境的需要。

根据在电磁兼容试验室对各个分系统进行的摸底试验结果，主要有 CE102、CE107、CS114、RE102、RS103 五个项目在个别分系统中出现了不同程度的超标或者敏感现象。根据测试曲线和故障现象，需要对各个设备进行超标现象分析和超标部位定位，再进行针对性的整改处理，以满足设备电磁兼容特性。

1 电磁兼容方案设计

电子设备实现电磁兼容性，主要有两种措施，一是屏蔽，切断干扰源在空间的传播途径；二是将干扰信号滤除，抑制干扰源，切断线路传播途径以达到电磁兼容的目的。本方案中，主要采用切断线路传播途径技术,对干扰源信号、电源系统输入、输出端进行滤波处理,滤除电磁干扰。同时对机箱外壳、线缆处做屏蔽处理，降低设备通过空间缝隙辐射对其它设备造成影响，从而达到电磁兼容的目的。

2 电磁兼容分析

根据设备组成框图以及测试情况对系统进行电磁兼容设计分析。

2.1 电源线传导发射（CE102）超标现象分析

设备的传导骚扰发射超标，主要是设备电源线传导发射（设备产生的射频骚扰电压经过电源线传导出来）。由于设备电源入口没有添加电源滤波器，或者添加的电源滤波器在某一频段的插入损耗值未能满足电磁兼容性要求，骚扰经过电源线直接传导出来，导致电源线传导发射超标。

2.2 电场辐射发射（RE102）超标现象分析

根据超标现象分析，辐射超标有两种可能：一种是设备外壳屏蔽性能不完善，比如连接器未与机壳有良好导电接触，设备机壳与盖板之间因为有缝隙而导致屏蔽不完善；另一种是由于电源线、其他信号线缆未进行滤波处理，或未对线缆进行良好的屏蔽，射频的电磁骚扰经电源线和其他信号线缆对外辐射发射，导致设备电磁兼容试验超标。

2.3 电源线尖峰信号传导发射（CE107）超标现象分析

设备电源开关接通和断开瞬间产生的尖峰信号是造成CE107项超标的主要原因。需要采取抑制器件对开关瞬间尖峰进行吸收，使测试数据满足电磁兼容大纲要求。

2.4 电场辐射敏感度（RS103）超标现象分析

在空间施加电场辐射干扰，干扰通过空间和线缆耦合两种方式进入设备内部，影响设备正常工作。

2.5 电缆束注入传导敏感度（CS114）超标现象分析

经排查，发现设备网线未采取屏蔽处理，通过电流卡钳注入的干扰通过网线进入内部电路，影响敏感元器件的工作，从而使设备出现数据故障。

3 电磁兼容整改

根据超标曲线，对各分系统进行一系列的整改措施。

3.1 各单体电源线传导发射（CE102）的设计整改

在电源分配单元输入端增加相匹配电源滤波器，用来抑制电源线缆上10K-10M的传导骚扰发射。电源滤波器采用高性能可靠性器件，对入口电源部分进行处理。按照以往整改经验，可采用和后端设备相匹配的滤波电路对电源线上的干扰进行滤除，在宽的频率范围内有良好的共模、差模插入损耗。滤波器外形如图1所示：

图1

3.2 电源线尖峰信号传导发射（CE107）整改

根据测试发现，CE107超标主要因为空气开关（外加开关，本身不属于系统组成）闭合和断开瞬间本身就有很强的尖峰干扰，引起试验超标，针对此种情况，我们在系统前端添加电源滤波器对尖峰进行吸收的方式来降低尖峰干扰值，从而使测试开关瞬间电压值达到大纲规定值。

3.3 电场辐射发射（RE102）的设计整改

使用近场探头来对超标点进行定位分析，测试方法如图2所示：

图2

当设备处于全工作状态时，采用近场探头测试机柜各部位（包括线缆、按键、缝隙等），发现以下电磁泄漏点。

1）电源线泄露

在各分系统前端添加电源滤波器，特别注意电源滤波器后端到各分系统电缆的屏蔽处理。对导线进行屏蔽处理，减小导线的耦合干扰。直接避免输入线缆过长和未屏蔽而造成辐射超标。本次整改主要对线缆进行屏蔽处理，来防止空间与其他线缆之间的耦合。

2）信号线泄露

对于设备的信号线缆，按照定义分别在设备两端进行滤波处理，并对连接线缆使用屏蔽材料进行屏蔽处理。

经检查发现，设备信号线屏蔽层未与连接器插头360°接触，而是使用一根细导线进行连接，或者屏蔽层未与连接器插头接触，不能保证信号线的屏蔽连续性，造成信号线上的骚扰从屏蔽不连续处逸出。将屏蔽层与圆形连接器插头进行360°环接，屏蔽层尽量选择接触电阻小的材质。

3）射频头泄露

根据近场探头对射频头测试发现，射频头泄露比较严重。将50欧姆负载连接在射频头上，测试发现干扰消除，采用此种方法，防止干扰从射频头向外泄露。

4）缝隙处泄露

外壳缝隙处，接触面氧化导致导电性下降，对各接触面进行清洁，使接触面导电连续。

将圆形连接器下防水衬垫更换为导电衬垫，使圆形连接器与壳体导电接触良好。

3.4 电场辐射敏感度（RS103）的设计整改

对于RE103超标，主要采取屏蔽的方式，来抑制空间干扰通过缝隙或线缆对内部电路的影响。

3.5 电缆束注入传导敏感度（CS114）的设计整改

对设备信号线缆和网线进行屏蔽处理，抑制试验时干扰通过线缆对设备的影响。

4 结束语

通过对系留气球上各个分系统或单体设备的电磁兼容性测试、分析、整改及再测试，在电磁兼容实验室按照国军标GJB151A-97《军用设备和分系统电磁发射和敏感度要求》和试验大纲相关规定通过了电磁兼容要求的试验项目。

［1］白同云.电磁兼容设计[M].2版.北京:北京邮电大学出版社,2011.

［2］郝晓冬,乔恩明.电源系统电磁兼容设计与应用[M].北京:中国电力出版社,2007.

［3］吴良斌.现代电子系统的电磁兼容性设计[M].北京:国防工业出版社,2004.