直升机电子设备电磁干扰研究

陈亮

【摘  要】为了控制直升机机载电子设备受到的电磁干扰，规范电子设备的设计、试验技术和试验方法，针对直升机机载电子设备飞行过程中产生的电磁干扰问题，介绍了不同电磁干扰方式;分析了直升机电磁干扰控制技术和措施。可为相关工程技术人员提供有益支持和帮助。

【关键词】直升机;电磁干扰

1前言

电磁兼容（Electro—Magnetic—Compatibility，EMC）是指設备、分系统、系统在共同的电磁环境中互不干扰，能够正常实现各自功能的状态。在信息化战争条件下，随着军用电子设备安装密集度的大幅增加，导致电磁环境日益复杂，电磁兼容问题变得异常突出，严重时可能引起设备功能失常、故障甚至人员伤亡等。当前，直升机机载电子设备的电磁兼容性影响问题在使用中已受到高度重视，成为了考核其通用质量特性和适应性的重要指标。

2直升机电磁干扰方式

直升机通过各种机载电子设备的安装，实现其不同条件下的作战能力，满足作战使命任务。随着当前直升机系统复杂程度的提高，各种电子设备传感器需要协同工作实现直升机预定作战能力，在飞行过程中，直升机机载电子设备易受到传导干扰和辐射干扰影响。

2.1传导干扰

直升机机载电子设备电路元件的缺陷可能会产生噪声电压或噪声电流，如继电器的工作触点、压力连接、焊接和接插件的连接处都可能出现有害的干扰。电路元件对其它电路或元件产生传导干扰的方式最常见的是经由直接电连接的传导，如电缆。通常须用电缆传输功率和工作信号，进而有可能将干扰信号与有用信号一起传送，特别在长电缆情况下。当多个电路共用一个具有较高阻抗的回路时会产生公共阻抗的耦合。在大电流电路中，磁通链的耦合是干扰传递的一种主要方式，而在高压电路中，主要是电容耦合。稳定的交变电流或瞬态变化电流所产生的磁场将产生一个正比于磁通变化率的干扰电压。因此高频大功率电流（如在直升机机载雷达设备里的电流和多层线圈中的电流）均为干扰源。同样，产生高电流变化率的电器件（如开关）也能产生很强的干扰脉冲。

2.2辐射干扰

辐射干扰主要是电路元件的缺陷产生的噪声电压或噪声电流等干扰信号通过天线或电缆辐射到敏感器件，例如从偶极子来的辐射干扰，能在二极管、半导体三极管、真空管的栅极和其它一些非线性电路两端出现偏置。特别易受辐射干扰的非线性电路能在电路中产生干扰频率与信号频率之间的合成频率，同时也能产生干扰信号的谐波频率。这种电磁干扰能降低或破坏直升机上电子设备的工作性能。

3电磁干扰控制措施

3.1电连接

电连接是一种把某些金属部件机械地连接起来使其构成良好低电阻接触的方法，良好的电连接须使两种金属导体牢固地结合，对流经它的电流呈现一个均匀的电阻;且在连接处不至产生干扰的附加电位梯度。良好的连接与接触程度的好坏有关，它是由接触面积、压力及被结合的接触表面状态所决定。连接的几何尺寸是很重要的参数，因其影响射频阻抗，阻抗正比于搭接片的长度，而与接触截面积成反比。此外，电流倾向于沿着连接处外层流动（集肤效应），当其频率增加时，这种效应会变得越来越明显;将导致有效电阻随频率增加，且使导体电感略增。工程上，为了使这种影响减小到允许值的范围，通常搭接片长与宽之比可取5或更小。

3.2屏蔽

屏蔽是另一种减小电磁干扰的有效方法，屏蔽主要靠衰减干扰信号而抑制由干扰源发出的干扰。由于在输入与输出的连接中会出现屏蔽间断点，因此，在设计屏蔽时，必须考虑这些间断点的存在，使其不致显著地减小整个屏蔽效果。通常，屏蔽是把设备封闭起来，使得由设备产生的或与设备发生干扰的那些假信号均被全部隔离，一般根据能获得给定屏蔽效应的最低频率来决定选用屏蔽材料的类型。高导电材料（如铜、铝）和高阻抗电路结合使用，对电场通常有较好的屏蔽效应;而与低阻抗电路结合使用时，磁场较难屏蔽。屏蔽的衰减和反射是决定屏蔽效果的两个主要参数，当用屏蔽来抑制干扰逸出时，则衰减（吸收）损耗是主要，相反当在敏感设备上用屏蔽来防护外来干扰时，则反射损耗变得更重要。

3.3滤波

滤波器经常和屏蔽技术一起用来衰减从导线屏蔽间断点进入或者发出的干扰。干扰衰减滤波器对建立兼容性提供了另一种有效方法。当利用接地和屏蔽使干扰减小以后，剩余的传导和辐射干扰可进一步采用滤波加以抑制。滤波器是一种能衰减多种频率的特殊电路或网络，所要求的衰减量通常与有害信号或假信号的幅度有关，也与附近设备的敏感度或适用的电磁干扰技术规范限制有关。在敏感设备中要降低假信号的能量一般是较困难的，因为噪声电位能通过传导和辐射或二者的组合进入到设备中，为了消除或使干扰信号降到最小程度，或限制所要求的功能信号的带宽，最好的方法是在电磁干扰源处使用滤波技术。

3.4导线的处理和走线

合理的走线和电缆布局有助于对干扰的控制。走线包括物理上隔离、电缆的排列和分股包扎等。在分股时把导线和电缆分成彼此可兼容的几组，每组均为屏蔽。在一股线中成对的相邻导线由于其电感和电容耦合可引起干扰，采用把两根发送或者接收导线扭合起来使干扰显著下降，这种方法的效果是在两个扭合线路之间减少了公共电路面积。为了估算电路和分系统之间相互作用的有害性，针对其干扰和敏感度特性，分析系统内部和系统之间的走线、并以此来布置连接电缆和走线。在此基础上，用绞合线、屏蔽、束捆、引入参考基准和接地等方法消除或减小相互作用的影响。

4结论

直升机机载电子设备具有安装密集度高、强弱信号共存、频谱分布广等特点，设计阶段采用屏蔽和滤波技术，同时选择正确的接地点和接地方式，可以在前期消除电磁兼容性隐患;试验阶段，根据测试结果选择合理的整改措施，可以有效改善电磁兼容性不达标的问题，满足直升机试验考核项目的要求。

参考文献：

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[3]武小军，秦开宇，唐博.EMI滤波器设计[J].电子测试，2011，（7）：79-84，117.

（作者单位：中国飞行试验研究院）