雷达发射机的电磁兼容设计

苏柏豪 费香邦

摘要：在现代的电子电路当中，电磁兼容设计占有非常重要的位置，雷达发射机是一种功率较大的电子设备，它的电磁兼容性设计的质量优良，往往对整个系统指标的提高有着直接的影响，甚至对系统能否顺利正常工作有直接的关系。在雷达发射机当中，其电磁干扰具有一定的复杂性，它不仅是感染源，同时也是敏感设备，内部的电路具有较强的脉冲信号，也有比较弱的电流信号，因此要想将系统当中干扰源的性质以及干扰的途径有效区分开，是一个非常困难的问题，因此研究雷达发射机的电磁兼容设计具有十分重要的意义。

关键词 ：雷达发射机;电磁兼容;设计分析

一、分析雷达发射机中的电磁干扰问题

1.1电磁场对电路的影响

在电磁场当中，引发干扰最多的因素是电磁辐射。在雷达发射机的电磁场当中，其主要的干扰是由于微波管的泄漏以及大电流开关所产生的一种脉冲而引发的干扰，干扰程度的大小和辐射源的类型相关。在雷达发射机的电磁波自身存在一些反射折射等的因素问题，所以要想精确分析电磁场是一项非常复杂的工作，为了使研讨问题更加方便，可以将雷达发射机当中的电磁场简化为一种平面波，计算结果尽管会存在一定差距，但其计算值也是近似的，能够说明其中存在的问题。

在相关的电磁兼容理论当中，通常将电磁场分为近区场和远区场两类。在雷达发射机当中，辐射场会产生较多的干扰，本文主要讨论在闭合回路当中，比较典型的干扰电压，其主要的计算式如下：

其中，k表示传输的常数，当无损耗的时候k=2Π/λ，Em表示电场当中强度的最大值。将闭合回路线的长和宽设为b和h，则其感应的电压公式如下所示。

其中S=hp表示闭合回路的面积。

通过以上公式可以看出，闭合回路当中的感应电压与其本身的面积是正比关系，因此要想将电磁场内电路的干扰减小，就必须要将闭合回路线所构成的面积减小。

1.2线间耦合

在雷达发射机当中，为了让走线能够美观和方便固定，往往将信号线扎成一束形状，这样就会导致导线间比较容易产生一种电容性或者电感性的耦合。下面仅对电容性藕合作出分析，如图1所示。

图1是两根相距很近的平行导线，忽略了导线对地的分布电容，仅就线间的藕合参数作归一化处理，即用集中参数代替分布参数进行计算，得出结论。

1.2.1电容性藕合

导线间电容性藕合的等效电路如图2所示。

双线间的藕合电容C可以由下式近似得出：

式中，d表示线距;l表示藕合线长;r，，r：表示导线的半径。

由电路分析可得R6（R6一R1/R2）上的藕合电压为

由上面两式可以看出：干扰源的频率越高，线间距离越近，干扰越大。所以对于小信号线的进出口，对于窄带干扰需接入RC吸收回路，对于宽带或窄脉冲尖峰干扰，可以串入吸收环或磁珠。此外，为减少线间藕合，适当增加线间距离，使小信号线远离大信号线，小信号线采用双绞线或屏蔽螺纹线也都是常用的方法。

二、电磁屏蔽

在雷达发射机当中，可以采用把敏感电路放入金属屏蔽盒当中的设计方法，但是这种方法具有一定的作用的同时也存在一定的缺陷，需要相关的工作人员严格遵守工艺结构设计的标准进行，本文主要研究了交变磁场的屏蔽方面。通过分析交变磁场的屏蔽，可以使用感应的涡流效应对其进行解释，在雷达发射机当中，敏感电路的回路会受到交变磁场的影响，从而形成干扰。

对交变磁场的屏蔽分析，我们用感应涡流效应来解释。交变磁场会在敏感电路的回路中感应出电流，形成干扰。当交变的磁场穿过导电良好的金属屏蔽层时，会在金属表面形成涡流，涡流产生的磁场与原磁场相反，使金属屏蔽盒内的磁场强度大大减弱，干扰电流的强度得以降低。金属的导电性越好，产生的涡流就越强，屏蔽效果也就越好。所以，屏蔽盒最好采用导电良好的铜材或表面镀银的材料。由于高频电流的趋肤效应，材料的厚薄影响不大。

三、雷达发射机中的接地问题

雷达发射机中合理的接地能够有效防止EMI在雷达发射机内部，不仅有强信号的干扰源（如大脉冲电流和强开关电流等），也有弱信号的敏感電路（如模拟信号或者数字信号等）。因为发射信号具有多样性，所以在使用过程中，需要根据信号的性质和特点决定使用的接地方式。目前比较常见的接地方式有单独一点接地方式、串联一点接地方式、多点接地方式和地总线接地方式等四种。本文主要研究地总线接地方式：在雷达发射机当中，发射机的整体组成单元较多，在一般情况下，作为地总线的元素有机柜外壳或者另外的宽铜带，不管采用哪种，都必须要有良好的搭接方式，一种良好的搭接方式能够有效防止电磁的干扰，如果搭配技术不优，则会让系统当中抑制信号噪声的能力下降，严重者还会对人身安全造成严重的威胁。所以在焊接大设计的机架时可以采用良导体组成的焊接方式，让其通过多点接地有效减小接地电阻。

三、结束语

随着我国社会经济的不断发展，雷达发射机的应用将会越来越广泛，因此相关的研究人员应该不断深入研究电磁兼容设计方面的内容，有效减少雷达发射机当中电阻电流的干扰问题，充分展现雷达发射机的功用，提高雷达效能，服务于工业生产和国防建设。

参考文献：

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