弹上电缆网电磁兼容性技术研究

丁平　马晓明

摘 要： 为有效解决导弹舱体内部电磁干扰问题，对弹上电缆网电磁干扰的特点进行深入分析，从弹上电缆网电磁兼容技术的根本任务出发，以导弹舱体内电磁环境为研究背景，给出了屏蔽、滤波、搭接及接地4种技术在电缆电磁兼容技术上的具体应用方法。该方法有效满足了武器系统对电缆的要求，优化了舱体内部的电磁环境，提高了整个武器系统抗电磁干扰的能力。

关键词： 电磁兼容； 屏蔽； 搭接； 接地

中图分类号： TN03?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2015）19?0133?02

Abstract： In order to solve the problem of EMI （electro?magnetic influence） in missile cabin effectively， a further analysis on the characteristics of EMI from cable network in missile is conducted， and a new method is proposed in this paper， which starts from the basic tasks of EMC （electromagnetic compatibility）， and takes the electromagnetic environment in missile cabin as research background. The specific application method of four kinds of technologiesy （shielding， filtering， lapping and ground connection） on cable EMC is given. The method effectively met the requirements of weapon system for cable， optimized the electromagnetic environment in the cabin， and improved the ability of anti?electromagnetic interference of the whole weapon system.

Keywords： electromagnetic compatibility； shielding； lap joint； ground connection

电磁兼容性[1?3]（Electromagnetic Compatiblity，EMC）是指设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。

随着弹上装备自动化程度的不断提高，各种电子设备的连接网络也更加密集复杂。电磁干扰问题日显突出。弹上电缆网的功能为实现全弹设备、装置、器件等的电气连接，使弹上设备通过电缆网实现相互间的功能通信，是导弹武器系统的重要组成部分，电缆网的电磁兼容性能已经成为武器系统可靠性的重要指标。

1 弹上电缆网电磁兼容性分析

电磁兼容技术的研究是紧密围绕形成电磁干扰的三要素而进行的，即干扰源、干扰传播途径和敏感设备。图1为电磁干扰三要素示意图。

1.1 电缆网的电磁干扰影响因素

电缆是电气设备之间进行电源供给、信息传输等的重要通道，也是干扰的传送途径。高电平电缆辐射干扰，低电平电缆感受干扰，而且电缆网成束敷设，电缆之间存在耦合干扰也不能忽视，使得导弹舱体内部电磁环境更加复杂。影响武器系统电缆网电磁兼容性的因素在低频时主要是导线间的电容耦合[4]，在高频时则是辐射干扰[5]。

1.2 耦合干扰

电缆网内较长区间内的平行双导线可以构成一个电容，该电容被称为“导线之间的寄生电容”。寄生电容的存在，使一根导线中的能量耦合到另一根导线上，会产生电磁耦合，影响导线信号的传输，影响设备对命令的正确执行。

1.3 辐射干扰

辐射干扰源向自由空间传播电磁波，感应电路的两根导线就像天线一样，接收电磁波形成辐射干扰。为防止电缆中传输的信号受到外界电磁场的辐射干扰，需对电缆采用防止高频电磁场干扰的电磁屏蔽。对于电缆，需要屏蔽的区域是电缆中的导线束。电缆的屏蔽层必须接地才能起屏蔽作用，如果屏蔽层未接地，那么在电缆与地间的回路中会形成骚扰电流和电压，该骚扰电压通过地回路感应到受害电路的输入端，而形成地回路干扰。

2 电缆网电磁干扰的抑制

通过对以上影响电缆电磁兼容性因素的分析，在电缆网设计时提出以下抑制方法。

2.1 电缆屏蔽

为了衰减电缆网辐射干扰和电缆耦合干扰，需要对电缆进行屏蔽。电缆绝缘层外面包了一层金属防波套，制作成屏蔽电缆。屏蔽电缆的屏蔽层必须将芯线完整的覆盖起来（360°范围内覆盖），两端也不例外。图2给出了可有效抑制干扰的D型连接器的屏蔽端接方式。

如图2所示，屏蔽电缆与连接器360°连接，然后再连接到屏蔽箱上，连接器护套中的床鞍加紧方式能够满足大多数场合对搭接的要求，应避免使用小辫连接，如弹簧片、线夹和导向等连接方式，都是变形的“小辫”，会限制高频时的效果。

要以较低的成本使电缆屏蔽具有较高的效果是十分困难的（除非信号线不敏感或受到的干扰很小），为使弹上电缆网形成良好的屏蔽层，应采用编织屏蔽层与金属或类似的高磁导率材料包裹层组合起来，其屏蔽性能良好，同时具有一定的柔韧性。

2.2 电缆双绞线技术

为降低屏蔽电缆的成本，同时又要保证电缆网具有良好的电磁兼容特性，需对每一个信号和其回流采用双馈送导线方法，最好使用双绞线[6]方式，双绞线是将一对或一对以上的双绞线封装在一个绝缘外套中而形成的一种传输介质，由于双绞线构成的各个环路改变了线间电磁感应的方向，使其相互抵消，因此这种方法是减少低频率电磁干扰的最有效方式，它可将磁回路区域减小到几乎为零。对于一个统一的外部场，每半个双绞就会颠倒依次感应的方向，因此2个连续的半双绞就会抵消这个场在导线上的影响。双绞线还有一个更为突出的特点，就是它提供了一个相当稳定的特性阻抗，当它与整体屏蔽相结合以获得更好的共模抑制时，这种组合电缆的性能在传输高速率的数据信号时表现得非常稳定，可将辐射噪声和感应干扰降到最小值，这样可以保证电容的均匀分布，具有更高的共模抑制。endprint

2.3 电缆搭接技术

搭接[7]是指在多个组件或模块之间，设备或几个系统之间通过低阻抗的导体实现电连接的一种方式。

搭接可以建立信号电流均匀而稳定的通路，降低设备壳体上的射频感应电势，是抑制电磁干扰非常重要的技术措施之一。搭接不良或不适当，不仅直接降低设备或系统抗信号噪声干扰的能力，影响武器系统工作的稳定性，影响其他抑制电磁干扰措施的效果，甚至会使其他屏蔽防护措施功亏一篑，因此，搭接质量的优劣是衡量系统电磁兼容性能的重要指标。

目前为止，最好的搭接方法是由直接的、永久的金属之间的接触来实现，比如熔焊、钎焊或银焊等也可使用铆接和螺钉安装提供半永久性的搭接。用于降低噪声的信号参考地系统的搭接电阻要求小于50 MΩ。

2.4 电缆接地技术

这里的“地”不一定为实际的大地，而是信号地即信号电流流通的地线，泛指电路和系统的某部分金属导电板，它可以作为系统中各电路任何电信号的公共电位信号点。武器系统内部的接地一般由金属板构成，设备通信时信号电流都需要经过地线形成回路，弹上设备通过电缆接地的目的就是为感应电流提供返回路径，防止耦合到信号中，同时也限制信号中的辐射电流，防止产生外部磁场，使流经地线的各电路的电流互不影响，抑制干扰。

为有效抑制高频干扰，一般采用多点接地方式，如图3所示，图中所用的电缆分别连接至最近的低阻抗汇流条。汇流条一般是与导弹壳体相连的扁粗金属导体，其感抗很小。

为降低电路的地电位，每个地线的接地电缆应尽可能缩短，以便降低地线阻抗。

3 结 语

本文是针对提高弹上电缆网的电磁兼容性提出的解决方法，而对大型复杂武器系统而言，还采取了其他有效方法，如布置电缆时，将电源电缆与信号电缆分开布置；安装电磁干扰滤波器等，这些措施对减少干扰都起到了很好的效果，提高了武器系统的电磁兼容性。

参考文献

[1] 江庆平，刘光斌，余志勇.导弹武器系统的电磁兼容分析和预测研究[J].导弹与航天运载技术，2004（6）：16?21.

[2] 王建宏，刘光斌，王勇莉.导弹系统电磁兼容预测初探[J].现代防御技术，2004，32（1）：24?27.

[3] 吕文红，郭银景，唐富华，等.电磁兼容原理及应用教程[M].北京：清华大学出版社，2008.

[4] 李继国，王宝林.直九直升机机内通话噪音问题分析[J].电子机械工程，2013，29（3）：13?16.

[5] 张晓光，刘艳，艾澜，等.通信开关电源的电磁兼容性[J].现代电子技术，2011，34（20）：187?189.

[6] 刘承智，丁国良，王玉明，等.电磁脉冲对屏蔽双绞线耦合效应实验研究[J].军械工程学院学报，2012，24（4）：29?32.

[7] 田建学，魏俊淦.搭接技术在飞机上的应用[J].电子世界，2014，10（5）：68?69.endprint