某车载夜视仪EMC 整改分析

2024-04-26余晓梅

环境技术 2024年3期

余晓梅

（中国电子科技集团公司第三十研究所，成都 610000）

引言

在军用设备相关领域，目前最常用的标准是GJB 151B-2013《军用设备和分系统电磁发射和敏感度要求与测量》，本标准规定了适用于不同军种的设备和分系统的测试项目、测试方法、测试要求等，本文重点分析了某车载夜视仪依据GJB 151B 陆军地面类设备进行的CS116 10 kHz~100 MHz 电缆和电源线阻尼正弦瞬态传导敏感度和RE102 10 kHz~18 GHz电场辐射发射测试项目，通过对CS116 和RE102 的测试分析，提出了整改措施，并进行了测试验证。

1 受试设备及测试配置

本次试验的受试设备为车载夜视仪，夜视仪工作电压为5 V，工作电流约为200 mA，设备因重量限制设计为塑料外壳，包含前1 后2 共3 个镜头，外壳内部喷导电漆，整机屏蔽效果不完整。夜视仪和陪试设备通过一根屏蔽线缆相连，线缆中包含两根电源线，两根视频信号线及三根通讯线（通讯线试验时未接），试验时，通过陪试设备进行实时图像数据写入，编码后发送给夜视仪，数据传输工作频率为36 MHz，差分信号电压3.3 V。测试连接示意图如图1 所示。

图1 测试连接示意图

2 试验配置及超标原因分析

夜视仪在进行CS116 试验时，所有测试点都出现了敏感，尤其是在1 MHz、10 MHz、30 MHz 三个频点；在进行RE102 试验时，在200 MHz~1 GHz 内，视频传输频率的多次谐波会导致试验结果超标，下面对CS116 和RE102 两个项目的试验敏感或超标原因进行分析。

2.1 CS116 试验分析

如图2 所示，干扰信号发生器通过施加探头将干扰注入到试验线缆上（干扰每个频点注入三个点位，分别为电源线、电源线高位线、信号线）。

图2 CS116 项目测试配置图

夜视仪在CS116 试验时之所以容易出现敏感问题，在干扰机理上，主要为信号线与电源线使用同一连接器，且设备和陪试设备为浮地状态。如图3 所示，当干扰注入到线缆上，注入到电源线上的干扰会沿着电源线进入到设备内部，由于干扰为共模干扰，在连接器和设备内部，干扰不仅会在线上传导，还会以天线的形式对信号线和其他敏感电路进行辐射耦合，造成设备敏感；注入在信号线上的干扰，虽然信号线采用双绞屏蔽形式，理论上干扰会被屏蔽掉，但是由于设备采用浮地形式，当线缆屏蔽层两端与设备和陪试设备壳体的接地阻抗较大，且设备和陪试设备对地的分布电容相差较大时，线缆的屏蔽层就起不到太大的屏蔽作用，干扰同样会耦合到信号线上，造成设备和陪试设备双向敏感。

图3 辐射发射RE102 测试结果图

设备是极易敏感设备。设备低电压小电流供电，导致电源输入端的输入阻抗比较高，当对设备电源线注入高频率大电流的干扰时，会导致耦合到电源线上的电压远高于设备的工作电压，造成设备敏感。同时视频传输信号频率36 MHz，芯片本身抗干扰性较差，设备本身和陪试设备在试验时很容易被敏感，同时基于其高频率易敏感的特性，无法通过滤波的方式，有效排除陪试设备对试验结果的影响。

2.2 RE102 试验分析

设备在进行辐射发射RE102 试验时，在200 MHz~1 GHz 频段会有尖峰状干扰超标，超标频点为视频信号（36 MHz）的多次谐波，如图3 所示，通过频谱仪配合近场探头探测发现，干扰泄漏点主要在设备的前端镜头及电池舱位置。

设备为塑料件结构，虽然内部喷有导电漆，但在拼接面位置导电连续性不好，且存在镜头和电池舱这些天然孔洞，内部干扰很容易通过拼接面缝隙和孔洞向外泄漏，在试验时，陪试设备在工作时也会将干扰信号传导到设备中，在上述孔洞缝隙泄漏。

3 整改措施及试验验证情况

3.1 敏感度整改措施

针对设备的敏感及超标情况，在整改时从设备实际可落实的难易程度出发，采用如表1 所示的3 种方案进行验证。

表1 整改验证措施表

为排除试验时陪试设备对测试结果的影响，使用磁环对测试线缆绕制共模电感。各方案的拓扑图及具体整改措施如下：

1）方案1

设备整改拓扑如图4 所示，外部电源线所加滤波电路1，电路如图5 所示。

图4 方案1 整改拓扑图

图5 方案1 滤波电路图

图5电路图中，L1=L2=35 mH（非晶磁环），CX1=CX2=1 uF，CY1=CY2=CX3=0.1 uF,电路使用导电布胶带屏蔽后，又将滤波电路缠接在连接器上接地。

2）方案2

设备整改拓扑如图6 所示，外部电源线所加滤波电路2 电路如图7 所示。

图6 方案2 整改拓扑图

图7 方案2 滤波电路图

图7电路图中，L1=10 mH（非晶磁环），L2=1 mH（铁氧体磁环），CX1=1 uF，CY1=CY2 =0.1 uF，电路使用导电布胶带屏蔽后，又将滤波电路缠接在连接器上接地。

3）方案3

在设备外部电源线正负线上各增加一颗30nF 的穿心电容, 电容使用导电布胶带屏蔽后，又将其缠接在连接器上接地。设备整改拓扑如图8 所示，滤波电路同图7。

图8 方案3 整改拓扑图

图9 扩频电路图

图10 RE102 整改后测试曲线

综上三个方案，方案1 和方案2 整改思路基本相同，两个方案的不同主要来自滤波电路共模电感的磁芯材质，通过验证发现，使用非晶磁环和铁氧体磁环绕制共模电感组成的二级滤波电路效果，比两个非晶磁环绕制的共模电感组成的滤波电路效果要好，后续落实应优先考虑方案2 使用的滤波电路。方案1 和方案2 的优点是不用对原有设计做较大更改，只需将滤波电路做到外部电源线缆上，缺点是滤波电路体积较大，实施后体积较大。

方案3 和方案2 使用的滤波电路完全相同，但电路所放的位置不同，方案2 将滤波电路放在设备外侧电源线上，方案3 将相同电路放在设备内部，同时在方案二的基础上在设备外部电源线增加两个穿心电容，经验证此种方案有效。

3.2 RE102 整改措施

针对辐射发射（RE102）出现问题，可以在设备内部将干扰源屏蔽或将其远离孔洞区域，合理布线，必要时采用拓宽频带方式解决。由于设备内部空间的局限性等因素，将干扰源稍微远离孔洞区域，并合理布线，此时效果不佳；由于超标频点为视频信号（36 MHz）的多次谐波，通过频率调制的手段将集中在窄频带范围内的能量分散到设定的宽频带范围，降低信号在基频和奇次谐波频率的幅度（能量），从而降低设备电磁辐射峰值，故在此基础上继续采用扩频减少视频信号的电磁干扰，此处选用扩频芯片SSDCA3128AF 进行扩频，扩频电路如图9 所示。