电磁兼容技术在改装设计中的应用

孙浩伟

[摘 要]满足飞机改装中的电磁兼容控制要求是保证飞机机载产品试验的首要条件之一。为了保证飞机改装的电磁兼容控制，通过飞机改装和试验测试，提出设计、施工，测试，逐步分层的电磁兼容控制研究。

[关键词]电磁辐射；电磁兼容；接地；屏蔽

中图分类号：V260.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）16-0368-01

随着中国航空工业的发展，越来越多的新技术和新产品逐步的应用到飞机上来。但它们在应用飞机上之前，大都是通过飞机为试验平台，通过飞机改装，加装需要的测试设备并收集、分析试验数据来验证加装机载产品的性能。然而，飞机改装不仅结构上要满足刚度和强度的要求，同时也要满足电磁兼容性能要求。从而在满足飞行试验加装设备要求的同时又不会对飞机试验平台产生安全方面的影响。

1 电磁兼容

电磁兼容是指设备在共同的电磁环境中能一起执行各自功能的共存状态，也就是设备或者系统在规定的电磁环境下，不因受到电磁干扰而降低工作性能。他们本身产生的电磁辐射亦不大于规定的要求，以免影响其他设备的正常工作，从而达到系统内的所有设备的互不干扰共同运行的目的。电磁兼容性包括两方面：电磁干扰（electromagneticinterference；EMI）、电磁耐受（electromagneticsusceptibility；EMI）。EMI指的是电气产品本身通电后，因电磁感应效应所产生的电磁波对周围电子设备所造成的干扰影响；EMS则是指电气产品本身对外来电磁波的干扰防御能力。其中EMI包括：CE（传导干扰），RE（辐射干扰），PT（干扰功率测试）等等。EMS包括：ESD（静电放电），RS（辐射耐受），EFT/B（快速脉冲耐受），surge（雷击），CS（传导耐受）等等。电磁兼容是研究电磁干扰的问题。在任何系统中，要形成电磁干扰必须具备3个基本条件，即骚扰源，对骚扰敏感的接收单元，把能量从骚扰源耦合到接收单元的传输通道，称为电磁干扰三要素。

2 飞机改装中常见的主要电磁骚扰源

（1）发射机——通信系统、遥测系统、雷达系统等通过发射机向外发射信号时，都有可能通过信号线或电源线向外传导，引起电磁干扰。（2）具有开关电源与时钟振荡器的设备。（3）继电器、接触器等开关电器，尤其是进行通断的瞬间，电磁干扰会更加严重。（4）变流机、变压器等设备——这些设备在启动或者停止时会对电网造成一定得冲击甚至会电源波形畸变，从而产生严重的电磁干扰。（5）静电——静电荷在同一种物体之间的转移就是静电释放，虽然静电释放电量小，但是释放电压极高，产生较为严重的电磁干扰。

3 飞机改装中的电磁兼容控制方法

3.1 机械改装

机械改装涉及的电磁兼容问题主要是位置的选择，考虑的是信号的遮挡和加装设备与原机设备，加装设备与加装设备之间的隔离情况。具体的选择机械改装的位置主要是通过仿真和电磁隔离度的测量来确定。

3.2 电气改装

电气改装中电磁兼容的设计和控制主要是通过对电源供电和信号控制来实现的。

3.2.1电气改装中的电源控制的主要原则

（1）改装设计中的电源在地面和飞行时均可给加装设备供电，方便地面通电试验和空中试验。（2）改装设计中的交流电源要有欠压、过压、过频、欠频、短路等保护措施。（3）改装设计中电缆敷设要符合电磁兼容控制措施。（4）改装设计中改装设备电源最好与原机电网进行隔离设计。（5）改装设计中电源应不影响原机电网和设备的正常工作，不影响原机的飞行操纵。

3.2.2电气改装中的线缆设计和敷设要求

（1）电源线及大功率线束采用双绞屏蔽线作为电源线，使交直流电源线单位长度的绞合次数不同以抵消感应电压。（2）电源线与信号线、控制线，交直流负线分开，使电源线敷设的电磁干扰降低到最小。

4 改装飞机中的电磁兼容设计方法

进行电磁兼容设计是保证改装飞机加装系统电磁兼容性的前提和基础，主要有控制干扰源、抑制电磁干扰、增强敏感设备的抗电磁干扰能力。改装人员必须要研究干扰源设备的电气特性，电磁干扰的传播途径和敏感设备的电气特性。根据具体的分析采取相应的控制措施，保证加改装系统与机载系统正常工作。飞机改装中的电磁兼容设计方法主要有硬件设计和软件设计。

4.1 硬件设计

根据采取的措施在实现电磁兼容时的重要性，“分层综合设计法”，分层依次进行设计。例如第一层：器件的选型；第二层：接地设计。这两层是从产品的源头根本解决电磁兼容问题。第三层：屏蔽设计；第四层：滤波设计、瞬态干扰抑制设计，并在每一层进行接地、屏蔽和滤波的综合设计等。这样进行的电磁兼容设计也并不是完美的，还要通过在实际的工作环境进行验证和综合考虑各方因素。

4.2 软件设计

电磁兼容软件设计中主要采取的措施是软件滤波，软件滤波的常见方法有以下十种：（1）限幅滤波法（又称程序判断滤波法）。（2）中位值滤波法。（3）算术平均滤波法。（4）递推平均滤波法（又称滑动平均滤波法）。（5）中位值平均滤波法（又称防脉冲干扰平均滤波法）。（6）限幅平均滤波法。（7）一阶滞后滤波法。（8）加权递推平均滤波法。（9）消抖滤波法。（10）限幅消抖滤波法以算术平均滤波法为例：采取算数平均滤波法就是连续取N个采样值经行算数平均运算，这样的信号是一个平均值，信号在某一数值范围内上下波动，主要是对具有随机干扰的信号进行滤波。

5 结语

电磁兼容在飞机改装中是一个较为复杂的问题，涉及到众多的设备产品的电磁敏感度，同时加上飞机本身就是一个复杂的电磁体。所以改装飞机中，尤其是在改装设计中必须要充分考虑到电磁兼容性，加之电磁兼容故障表现形式比较多样，往往给设计人员和施工人员带来很大的困扰，因此在实践中不断摸索和积累处理电磁兼容故障的经验，对飞机改装中电磁兼容控制有非常重要的意义。

参考文献

[1] 王志强，陈启忠，顾幸生.某航天系统控制器的电磁兼容设计[J].宇航学报.2009（03）

[2] 刘鑫.机载设备改装电磁兼容性分析与设计要求[J].电子制作.2013（18）