摘 要：為了解決綜合ATS電磁兼容性問(wèn)題，在研究綜合ATS工作過(guò)程、分析影響綜合ATS的EMC因素基礎(chǔ)上，介紹了采用屏蔽、濾波、合理布線、接地等幾種硬件解決EMC的方法。提出了采用分時(shí)靜電技術(shù)解決綜合ATS的EMC方法，該方法將綜合ATS的所有信號(hào)分別進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)了在弱化其他信號(hào)的基礎(chǔ)上對(duì)各被測(cè)信號(hào)的單獨(dú)測(cè)量，從而減少其它信號(hào)的干擾和影響，解決了綜合ATS的EMC問(wèn)題。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證，通過(guò)該方法可以大大提高綜合ATS的可靠性。該方法對(duì)提高大型復(fù)雜裝備的可靠性有一定借鑒作用。

關(guān)鍵詞：分時(shí)靜電技術(shù)； ATS； EMC； 信號(hào)弱化

中圖分類(lèi)號(hào)：TN70834 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004373X（2012）22012703

收稿日期：20120426 隨著電子技術(shù)的發(fā)展，裝備綜合自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)綜合（Automatic Test System，ATS）已越來(lái)越多地取代傳統(tǒng)的測(cè)試設(shè)備，成為各大型復(fù)雜裝備的重要保障裝備。飛機(jī)綜合自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的功能是完成對(duì)被測(cè)單元的功能和性能測(cè)試及故障檢測(cè)與隔離，因此綜合ATS的可靠性和可信性應(yīng)該比被保障的大型復(fù)雜武器裝備的可靠性和可信性更高。由于綜合ATS技術(shù)復(fù)雜、涉及學(xué)科門(mén)類(lèi)多、小批量或單臺(tái)生產(chǎn)、使用時(shí)電磁環(huán)境復(fù)雜等特點(diǎn)，其可靠性還不是很高。其中電磁兼容性（Electro Magnetic Compatibility，EMC）是影響其可靠性的主要因素。本文在介紹綜合ATS基礎(chǔ)上，分析了影響EMC的原因，提出采用分時(shí)靜電技術(shù)解決綜合ATS的EMC。

1 影響綜合ATS電磁兼容的主要因素

1.1 綜合ATS的組成及工作過(guò)程

綜合ATS的組成［1］框圖如圖1所示，主要由控制器（計(jì)算機(jī)）、信號(hào)源、測(cè)量?jī)x器、開(kāi)關(guān)系統(tǒng)、測(cè)量夾具及適配器等組成。其工作過(guò)程為：自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)將產(chǎn)品測(cè)試所需的資源（測(cè)量?jī)x器、激勵(lì)源、開(kāi)關(guān)系統(tǒng)、電源等）集成到一個(gè)統(tǒng)一的系統(tǒng)之中，測(cè)試過(guò)程由系統(tǒng)中的控制器（計(jì)算機(jī)）通過(guò)執(zhí)行測(cè)試軟件來(lái)控制。系統(tǒng)中，信號(hào)源提供測(cè)試被測(cè)設(shè)備（Unit under test，UUT）所需的各種激勵(lì)信號(hào)（電源、微波信號(hào)源、模擬器、函數(shù)發(fā)生器輸出，D/A轉(zhuǎn)換器輸出等）送往UUT。測(cè)量?jī)x器（主要是數(shù)字多用表、A/D轉(zhuǎn)換器、頻率／計(jì)數(shù)器、示波器、頻譜儀、功率計(jì)等）則用來(lái)測(cè)量UUT各測(cè)量點(diǎn)在施加激勵(lì)后的響應(yīng)。開(kāi)關(guān)系統(tǒng)按照控制器的命令將信號(hào)切換到所要求的路徑［2］?？刂破魍ǔ橥ㄓ梦⑿陀?jì)算機(jī)或嵌入式微型計(jì)算機(jī)，用來(lái)控制整個(gè)測(cè)試過(guò)程并處理所測(cè)得的數(shù)據(jù)。人機(jī)接口是操作員與ATE進(jìn)行交互的工具，主要包括CRT顯示器、鍵盤(pán)、打印機(jī)等。測(cè)量夾具及適配器是UUT與ATE的接口［3］。

1.2 影響綜合ATS電磁兼容的主要因素［1，45］

由圖1的工作過(guò)程中可以看出：在綜合ATS中，不僅存在各種信號(hào)源、各種測(cè)量?jī)x器、控制器、開(kāi)關(guān)系統(tǒng)等自身的影響，還包括它們之間的相互影響。在這個(gè)集成的統(tǒng)一系統(tǒng)中，存在各種復(fù)雜信號(hào)，這些信號(hào)不僅包括模擬信號(hào)（在圖1中，信號(hào)源到開(kāi)關(guān)系統(tǒng)、開(kāi)關(guān)系統(tǒng)到測(cè)量?jī)x器、開(kāi)關(guān)系統(tǒng)與適配器等之間都存在模擬信號(hào)），還包括數(shù)字信號(hào)（如人機(jī)接口與控制器、控制器與信號(hào)源、測(cè)量?jī)x器、陣列接口以及信號(hào)源與開(kāi)關(guān)系統(tǒng)等之間都存在數(shù)字信號(hào)）。如果將這些模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)相互捆扎，就會(huì)帶來(lái)相互影響，因此模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)存在電磁兼容性問(wèn)題。在模擬信號(hào)中，還存在高、中、低頻信號(hào)、直流信號(hào)。高頻信號(hào)（包括微波信號(hào)）如信號(hào)源中微波信號(hào)源加到適配器的信號(hào)或UUT輸出加到適配器再到測(cè)量?jī)x器的微波信號(hào)；低頻信號(hào)如信號(hào)源加到適配器的視頻信號(hào)以及UUT輸出加到適配器再帶測(cè)量?jī)x器的低頻信號(hào)；如果將這些信號(hào)相互捆扎或靠近，也會(huì)帶來(lái)電磁兼容性問(wèn)題。

針對(duì)上述各種電磁兼容性問(wèn)題，綜合ATS的EMC主要采取屏蔽、濾波、合理布線、接地等措施［49］。

2.1 屏蔽、濾波

綜合ATS的EMC的屏蔽通常采用綜合屏蔽。如機(jī)箱在設(shè)計(jì)加工時(shí)，采用金屬鋁作原材料，減小儀器間的輻射干擾。調(diào)理電路和控制電路設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)靈敏度較高的部分加屏蔽罩。屏蔽罩主要用于電屏蔽和磁屏蔽。主要采取的措施為：通過(guò)屏蔽體必須良好接地、正確選擇接地點(diǎn)、合理設(shè)計(jì)屏蔽體的形狀、注意屏蔽材料的選擇、多重屏蔽，采用合理布置接縫與磁場(chǎng)的相對(duì)方位等。濾波主要采用無(wú)感濾波電容。主要采用的措施是：采用電源濾波設(shè)計(jì)技術(shù)，減少電源引線的干擾。系統(tǒng)中的電源種類(lèi)多，引線長(zhǎng)，在系統(tǒng)集成時(shí)，電源引入端采用磁環(huán)扼流圈抑制尖端干擾，調(diào)理電路和控制電路設(shè)置去耦電路和濾波電容，以防止相互干擾?？梢暂^好地解決高頻小信號(hào)容易受電源串?dāng)_、空間干擾等問(wèn)題。

2.2 布線、接地技術(shù)［69］

布線：大電流信號(hào)、高頻信號(hào)、低頻信號(hào)、微弱信號(hào)分別走線，必要時(shí)采用電纜防波套進(jìn)行屏蔽。

采用單點(diǎn)接地：系統(tǒng)集成時(shí)，機(jī)箱內(nèi)部鋪設(shè)有接地條，接地條作為系統(tǒng)的參考“地點(diǎn)”與大地相連，儀器、設(shè)備的接地點(diǎn)都與接地條相連。對(duì)于多引線系統(tǒng)，每個(gè)屏蔽層應(yīng)在一點(diǎn)接地，且各屏蔽層應(yīng)相互絕緣。為了滿足電磁兼容性要求，應(yīng)盡量縮短屏蔽層長(zhǎng)度，其引線長(zhǎng)度L應(yīng)小于0.15λ（λ為系統(tǒng)最高工作頻率相對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)），并且單點(diǎn)接地。

多點(diǎn)接地：當(dāng)引線長(zhǎng)度大于0.15λ的電纜，要求采用間隔為0.15λ多點(diǎn)接地方法，若屏蔽層按0.15λ的間隔接地不能實(shí)現(xiàn)時(shí)，則至少將屏蔽層的兩端都接地。對(duì)于高頻（高于10 MHz）建議采用多點(diǎn)接地。對(duì)傳輸?shù)哪M信號(hào)，采用屏蔽線傳輸。低頻信號(hào)采用屏蔽層單端接地，高頻信號(hào)采用屏蔽層多點(diǎn)接地。

3 采用分時(shí)靜電技術(shù)解決綜合ATS的EMC

3.1 分時(shí)靜電技術(shù)解決綜合ATS的EMC方法

系統(tǒng)設(shè)備間產(chǎn)生電磁干擾［4］，必須存在三個(gè)因素，即電磁干擾源、耦合途徑、敏感設(shè)備，如圖2所示。所以，在解決電磁兼容問(wèn)題時(shí)，只要消除其中某一個(gè)因素，就能解決電磁兼容問(wèn)題。因此，如果消除電磁干擾源，就可以解決綜合ATS某些問(wèn)題。

圖2 電磁干擾途徑綜合自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)中的主要電磁干擾源是激勵(lì)信號(hào)源、模擬器以及控制信號(hào)。而激勵(lì)信號(hào)源主要是微波信號(hào)源、高頻信號(hào)源以及脈沖信號(hào)源。這些信號(hào)通過(guò)導(dǎo)體耦合、共電阻耦合和電磁場(chǎng)耦合影響到其他系統(tǒng)，從而影響到綜合ATS對(duì)UUT的測(cè)試。自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)是將產(chǎn)品的測(cè)試過(guò)程自動(dòng)化，這就需要有效地管理綜合ATS內(nèi)部的工作狀態(tài)。而消除電磁干擾源最有效的方法是將某些測(cè)試項(xiàng)目中不用的信號(hào)源去掉或使輸出很小，例如在測(cè)試?yán)走_(dá)性能的過(guò)程中，測(cè)試接收機(jī)靈敏度時(shí)需要用到微波信號(hào)源，而在測(cè)試發(fā)射機(jī)等其它項(xiàng)目中則不用微波信號(hào)源；在每個(gè)設(shè)備測(cè)試過(guò)程中用到的各自模擬器，在其它設(shè)備測(cè)試過(guò)程中則不用；同樣，各設(shè)備測(cè)試過(guò)程中用到的控制信號(hào)也并不是一樣的，有的設(shè)備測(cè)試過(guò)程中就不用控制信號(hào)。分時(shí)靜電技術(shù)就是將設(shè)備測(cè)試過(guò)程中沒(méi)用到的信號(hào)源、模擬器、控制信號(hào)采用軟件的方法關(guān)閉或輸出最小。而對(duì)于現(xiàn)代信號(hào)源、測(cè)試儀器做到這一點(diǎn)并不困難。

3.2 分時(shí)靜電技術(shù)解決綜合ATS的EMC流程框圖

假設(shè)，在綜合ATS用到的信號(hào)源有ns個(gè)，用到的模擬器有nm個(gè)，用到的控制信號(hào)有nc個(gè)，測(cè)試的項(xiàng)目有ni個(gè)，采用分時(shí)靜電技術(shù)解決綜合ATS的EMC流程框圖如圖3所示。在綜合ATS某個(gè)任務(wù)測(cè)試之前，檢查ns個(gè)信號(hào)源哪個(gè)用到，哪個(gè)沒(méi)用到，將沒(méi)用到的信號(hào)源的電源關(guān)閉或?qū)⑿盘?hào)輸出最小，而用到的信號(hào)源正確設(shè)置其參數(shù)；同樣對(duì)nm個(gè)模擬器進(jìn)行檢測(cè)，將沒(méi)用到的模擬器的電源關(guān)閉或?qū)⑵漭敵鲎钚。玫降哪M器正確設(shè)置其參數(shù)；將沒(méi)用到的控制信號(hào)輸出為0，而用到的信號(hào)源正確設(shè)置其參數(shù)，然后進(jìn)行此任務(wù)的測(cè)試。而在進(jìn)行下一個(gè)任務(wù)測(cè)試時(shí)，重復(fù)上述過(guò)程。

圖3 綜合ATS分時(shí)靜電流程圖4 結(jié) 語(yǔ)

分時(shí)靜電技術(shù)通過(guò)軟件可以解決綜合ATS的電磁兼容性問(wèn)題，它可以彌補(bǔ)硬件解決綜合ATS的電磁兼容性問(wèn)題的不足。通過(guò)分時(shí)靜電技術(shù)解決綜合ATS的EMC可知：

（1） 分時(shí)靜電技術(shù)解決綜合ATS的EMC應(yīng)該結(jié)合硬件進(jìn)行，它是在硬件采用屏蔽、濾波、接地等解決EMC基礎(chǔ)上對(duì)硬件互補(bǔ)，不能因?yàn)椴捎梅謺r(shí)靜電技術(shù)而放棄硬件措施。

（2） 分時(shí)靜電技術(shù)解決綜合ATS的EMC在小信號(hào)檢測(cè)中可以起到至關(guān)重要的作用，如在雷達(dá)、通信接收機(jī)靈敏度的檢測(cè)過(guò)程中，沒(méi)采用分時(shí)靜電技術(shù)比采用此技術(shù)的干擾信號(hào)高一到兩個(gè)數(shù)量級(jí)。

參 考 文 獻(xiàn)

［1］ 李行善，左毅，孫杰.自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)集成技術(shù)［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2004.

［2］ 梁旭，李行善.基于測(cè)試引擎的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)［J］.電子測(cè)量與儀器學(xué)報(bào)，2006，20（5）：1116.

［3］ 孫寶江.自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)適配器自動(dòng)設(shè)計(jì)技術(shù)［J］.航空學(xué)報(bào)，2007，28（3）：702707.

［4］ VANCE E F. Electromagneticinternee control ＼[J＼]. IEEE Trans. on International Symposium on Electromagnetic Compatibility， 1980， 22： 319328.

［5］ 保羅.電磁兼容導(dǎo)論［M］.聞?dòng)臣t，譯.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

［6］ 國(guó)防科學(xué)技術(shù)工業(yè)委員會(huì).GJB121091接地、搭接和屏蔽設(shè)計(jì)的實(shí)施［S］.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2002.

［7］ 陳金玉.綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中電磁兼容的接地技術(shù)及其實(shí)踐［J］.航空計(jì)測(cè)技術(shù)，2004（2）：5254.

［8］ 蘇曉華.電子設(shè)備的接地技術(shù)［J］.安全與電磁兼容，2004（1）：3942.

［9］ SMITH T S， PAUL C R. Effect of grid spacing on the inductance of ground grids ＼[C＼]// Proceeding of the 1991 IEEE International Symposium on EMC. ＼[S.l.＼]： Cherry Hill， 1991： 201209.

作者簡(jiǎn)介： 邢福成 男，1965年出生，副教授，碩士。研究方向?yàn)槔走_(dá)工程、電子對(duì)抗。