劉凱

[摘 ? ?要 ]雷達(dá)偵查電子設(shè)備是現(xiàn)代化軍事發(fā)展中的重要設(shè)備，其在態(tài)勢(shì)感知、敵情預(yù)警等諸多方面均有重要作用，而電磁兼容性是相應(yīng)設(shè)備正常運(yùn)行的基礎(chǔ)要求。文章針對(duì)雷達(dá)偵察電子設(shè)備中的EMC設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行分析，從電磁兼容性概念入手分析雷達(dá)偵察電子設(shè)備的電磁干擾情況，從多角度對(duì)相關(guān)設(shè)備電磁兼容性實(shí)現(xiàn)途徑進(jìn)行研究。

[關(guān)鍵詞]雷達(dá)偵察電子設(shè)備;電磁干擾;EMC

[中圖分類(lèi)號(hào)]TN974 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2021）06–00–02

[Abstract]Radar detection electronic equipment is an important equipment in the development of modern military， which plays an important role in situation perception， early warning of enemy situation， and electromagnetic compatibility is the basic requirement of the normal operation of the corresponding equipment. According to the EMC design technology of radar reconnaissance electronic equipment， this paper analyzes the electromagnetic interference of radar reconnaissance electronic equipment from the concept of electromagnetic compatibility， and studies the ways to realize electromagnetic compatibility of related equipment from many angles.

[Keywords]radar reconnaissance electronic equipment; electromagnetic interference; EMC

雷達(dá)偵察電子設(shè)備是當(dāng)前國(guó)防工業(yè)發(fā)展的重要構(gòu)成部分，我國(guó)相關(guān)設(shè)備技術(shù)水平相對(duì)較高，在國(guó)際軍貿(mào)市場(chǎng)上以低廉的價(jià)格、完善的功能而廣受好評(píng)。雷達(dá)偵察電子設(shè)備設(shè)計(jì)過(guò)程中必須重點(diǎn)考慮EMC。由于其電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不同性質(zhì)電路交叉較多，因此極容易產(chǎn)生對(duì)相應(yīng)電子元器件不利的電磁干擾，如何保障設(shè)備EMC成為當(dāng)前相關(guān)設(shè)備的研究重點(diǎn)。

1 電磁兼容概述

所謂電磁兼容性是指某電子設(shè)備在整體運(yùn)行過(guò)程中，其各部分電子元器件均處于符合自身電磁運(yùn)行環(huán)境的整體環(huán)境之中，而且各電子元器件在整體正常運(yùn)行過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生對(duì)其他電子元器件正常工作造成影響的電磁干擾。電磁兼容性主要可以從兩個(gè)方面進(jìn)行分析：①設(shè)備在正常運(yùn)行過(guò)程中，環(huán)境并不會(huì)影響設(shè)備本身正常工作。②設(shè)備在正常運(yùn)行過(guò)程中，本身也具有一定程度的抗環(huán)境電磁干擾能力。從當(dāng)前電子信息技術(shù)發(fā)展角度來(lái)看，各類(lèi)電子設(shè)備的時(shí)鐘頻率成為電磁兼容性發(fā)展的重要因素。由于低信號(hào)電壓電子設(shè)備廣泛運(yùn)用于軍用電子設(shè)備和民用電子設(shè)備領(lǐng)域中，因此保持更為良好的電磁兼容性成為保障各領(lǐng)域各類(lèi)型電子設(shè)備正常運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)。談及電磁兼容性，就必須要分析何為電磁干擾，從當(dāng)前比較常見(jiàn)的電磁干擾種類(lèi)來(lái)看，可以將其具體化，分為傳導(dǎo)電磁干擾和輻射電磁干擾，傳導(dǎo)電磁干擾其所產(chǎn)生的干擾信號(hào)需要通過(guò)導(dǎo)體來(lái)對(duì)周邊設(shè)備造成影響。而輻射電磁干擾則直接通過(guò)空間電磁信號(hào)耦合的方式來(lái)對(duì)其他設(shè)備造成干擾，這兩種電磁干擾類(lèi)型在當(dāng)前各類(lèi)電子設(shè)備中都比較常見(jiàn)，尤其是在電子集成技術(shù)高速發(fā)展的情況下，由于集成電路板線路及電子元器件分布密集，整體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此其更容易產(chǎn)生傳導(dǎo)電磁干擾和輻射電磁干擾，這種情況下電磁兼容性技術(shù)就顯得格外重要。保持良好電磁兼容性是各類(lèi)型電子設(shè)備在正常運(yùn)作環(huán)境下保持功能穩(wěn)定的基礎(chǔ)前提。

2 雷達(dá)偵察電子設(shè)備電磁干擾分析

從外部電磁干擾來(lái)看，設(shè)備箱體、信號(hào)接收天線以及各種用于信號(hào)傳輸或能源輸送的電纜設(shè)備等都會(huì)在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生一定的電磁信號(hào)，這些電磁信號(hào)作用于內(nèi)部設(shè)備，或在周邊環(huán)境形成疊加，復(fù)雜電磁信號(hào)都會(huì)對(duì)設(shè)備整體產(chǎn)生較為嚴(yán)重的電磁干擾。而從內(nèi)部角度來(lái)看雷達(dá)偵查電子設(shè)備內(nèi)部電磁干擾主要來(lái)自電路電磁干擾，數(shù)字電路相較于微波電路，其電磁波泄漏相對(duì)更少，因而產(chǎn)生的電磁干擾也更少，但微波電路與之不同，其自身產(chǎn)生的電磁波相對(duì)較強(qiáng)，因此其對(duì)周邊設(shè)備產(chǎn)生的輻射電磁干擾也比較強(qiáng)，在這種情況下雷達(dá)偵查電子設(shè)備陷入內(nèi)部電磁干擾，主要來(lái)源于微波電路。在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，電路中的非線性元器件都依托于微波電路實(shí)現(xiàn)自身功能，而該類(lèi)型電子設(shè)備中非線性元器件數(shù)量較多，因此內(nèi)部線路電磁干擾也比較嚴(yán)重。從當(dāng)前雷達(dá)偵查電子設(shè)備電磁兼容性技術(shù)發(fā)展方向來(lái)看，既要從電磁干擾的源頭入手同時(shí)也要著眼于對(duì)其他電子元器件及設(shè)備整體的抗干擾能力提升。

3 雷達(dá)偵察電子設(shè)備電磁兼容性技術(shù)分析

3.1 接地技術(shù)

科學(xué)接地是電子設(shè)備保持電磁兼容性的重要方式，在電磁噪聲解決方案中，根據(jù)設(shè)備具體類(lèi)型選擇妥善的接地方式是非常主要的抗干擾措施。目前來(lái)看雷達(dá)偵察電子設(shè)備接地要區(qū)分高頻接地和低頻接地，具體接地方式可根據(jù)實(shí)際電路頻率選擇單點(diǎn)接地、多點(diǎn)接地或者混合接地，其中高頻電路以及雷達(dá)偵查電子設(shè)備中的數(shù)字電路主要采用多點(diǎn)接地的方式，通常可以根據(jù)電路頻率來(lái)決定信號(hào)的類(lèi)型，頻率在1 MHz以下一般采取單點(diǎn)接地，頻率在10 MHz以上的則應(yīng)采取多點(diǎn)接地。在該區(qū)間之間的應(yīng)視其電路板或?qū)嶓w導(dǎo)線長(zhǎng)度來(lái)決定具體的信號(hào)接地種類(lèi)。另外在雷達(dá)偵察電子設(shè)備中存在交流電源地和直流電源地并存的情況，因此采用浮地電路往往能夠起到更好的電磁兼容作用。面對(duì)不同信號(hào)類(lèi)型的電路應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況來(lái)選擇相應(yīng)的接地方案，模擬電路更易受電磁干擾，因而需要與數(shù)字電路進(jìn)行劃分，通過(guò)數(shù)字電路浮地接地之后在與模擬電路共同單點(diǎn)接地。目前來(lái)看，浮地電路是該類(lèi)型電子設(shè)備接地過(guò)程中有效的抗電磁干擾措施。

3.2 電子元器件技術(shù)

這種雷達(dá)偵查電子設(shè)備具有較好的電磁兼容性，自然要從其電子元器件角度進(jìn)行優(yōu)化選擇。首先由于此類(lèi)設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中高頻工作電路相對(duì)較多，而高頻工作電路產(chǎn)生的電磁干擾也相對(duì)較強(qiáng)，這是導(dǎo)致其產(chǎn)生電磁干擾，影響設(shè)備正常工作的重要原因。從這一點(diǎn)上來(lái)講，在選擇電子元器件時(shí)，一定要注意選擇頻率較低，上升時(shí)間更慢的類(lèi)型，這樣才能夠最大限度地降低高頻電路對(duì)整體設(shè)備的電磁影響。在電子元器件選擇方面，電容是電子設(shè)備保障良好電磁兼容性的重要元器件，從電容在電路中的功能上來(lái)看，其具有隔直、去耦、濾波等相應(yīng)與抗電磁干擾有關(guān)的功能。隔直是指射頻電路中避免直流分量經(jīng)過(guò)，在雷達(dá)電子偵查設(shè)備中，射頻電路相對(duì)較多，其所產(chǎn)生的高頻信號(hào)會(huì)影響射頻芯片的正常工作，而這種電磁噪聲需要使用電容來(lái)進(jìn)行隔直處理。去耦也是電容的重要功能，這一功能能夠有效濾出電源引腳上的高頻分量，避免其產(chǎn)生相應(yīng)的電磁干擾。高頻分量還會(huì)產(chǎn)生一系列的無(wú)用信號(hào)，電感能夠形成諧振回路，有效去除這些高頻分量產(chǎn)生的無(wú)用信號(hào)，這也是減少電磁干擾的重要方式。

3.3 電路板布線

隨著當(dāng)前集成電路的技術(shù)不斷發(fā)展，雷達(dá)偵察電子設(shè)備的集成電路復(fù)雜程度不斷升高，其中印刷線路密集度也越來(lái)越高，這種情況下不論是輻射電磁干擾還是傳導(dǎo)電磁干擾都比較嚴(yán)重，因此在面對(duì)這種情況時(shí)，良好的電路板布線以及優(yōu)異的電子元器件排布方式，就成為減少電磁干擾的重要舉措。通常來(lái)講，為了減輕產(chǎn)生的電磁干擾應(yīng)盡量將電子元器件布置于電路板一側(cè)，頂層電路板是電子元器件高度集中的部位。如果頂層電路板電子元器件過(guò)度密集，就沒(méi)有位置給后續(xù)電子元器件安排位置，這時(shí)可以將一些發(fā)熱量相對(duì)較小且數(shù)量較少的電子元器件放在電路板下層。各類(lèi)電子元器件應(yīng)保持平行或垂直排列，避免交叉重疊，最大限度地降低互感干擾。雖然集成電路上各種電子元器件高度密集，但也要注意各個(gè)獨(dú)立個(gè)體之間的間隔，最小間隔距離也應(yīng)在1 mm以上。在各種電子信號(hào)流通方向選擇時(shí)，盡量讓其保持信號(hào)流交叉?zhèn)鬟f的情況，最大限度地避免信號(hào)交叉?zhèn)鬟f的情況。在保障功能的前提下，要盡量縮短各個(gè)電子元器件之間的導(dǎo)線連接長(zhǎng)度。在集成電路電子元器件布局時(shí)，要注意保障各個(gè)功能區(qū)域及電子元器件排布，以核心元器件為中心，最大限度地保障核心元器件工作效能，同時(shí)在外圍電子元器件排布時(shí)，要注意做好導(dǎo)線排布設(shè)計(jì)，盡量減少互相交叉連接的情況，減少整體電路板導(dǎo)線長(zhǎng)度以及導(dǎo)線連接復(fù)雜度，有助于降低設(shè)備工作時(shí)產(chǎn)生的電磁干擾，強(qiáng)化設(shè)備整體電磁兼容性。在電路板設(shè)計(jì)過(guò)程中，不僅要重點(diǎn)考慮其電磁兼容性，有效縮短導(dǎo)線連接長(zhǎng)度，同時(shí)也要考慮相關(guān)設(shè)備的使用環(huán)境，保障電路板機(jī)械強(qiáng)度，全面滿(mǎn)足工作需求。

3.4 隔離技術(shù)

雷達(dá)偵查電子設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中，不僅自身設(shè)備會(huì)產(chǎn)生較為復(fù)雜的電磁信號(hào)，而且其所面臨的環(huán)境往往也屬于復(fù)雜電磁環(huán)境，因此在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，很多非線性電子元器件會(huì)產(chǎn)生較大的諧波分量，這是設(shè)備整體內(nèi)部電磁干擾的重要來(lái)源，由于諧波分量對(duì)設(shè)備其他電子元器件干擾較大，因此需要在設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)其進(jìn)行有效隔離。目前設(shè)置不同拱頂區(qū)域?qū)⒉煌ㄩL(zhǎng)以及頻率的濾波進(jìn)行有效區(qū)分，然后將其安排至相應(yīng)的拱頂區(qū)域，由于不同區(qū)域其波長(zhǎng)和頻率各不相同，因此可以采用不同的方式進(jìn)行隔離，有效隔離這些諧波。如此一來(lái)，設(shè)備內(nèi)部電子元器件產(chǎn)生的電磁干擾能夠被有效抑制，設(shè)備整體電磁兼容性大大加強(qiáng)。不同拱頂區(qū)其所采取的隔離措施各不相同，比較常見(jiàn)的是物理蓋板隔離，也就是在電子元器件設(shè)計(jì)過(guò)程中常用的電磁屏蔽罩，有時(shí)需要根據(jù)波的不同性質(zhì)來(lái)設(shè)計(jì)不同類(lèi)型的電磁屏蔽罩，由于產(chǎn)生諧波的相應(yīng)電子元器件本身不會(huì)受到諧波影響，因此采用電子屏蔽罩，將其限制在一定區(qū)域內(nèi)能夠有效減少設(shè)備內(nèi)部的電磁干擾。

3.5 屏蔽技術(shù)

除內(nèi)部各電子元器件在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的電磁干擾以外，雷達(dá)偵查電子設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中還會(huì)受到外部環(huán)境中的電磁干擾，整體上來(lái)看，外部電磁干擾相對(duì)比較復(fù)雜，舉例來(lái)講，雷達(dá)站雷達(dá)偵查電子設(shè)備本身有較多電纜和相應(yīng)的信號(hào)線，這些設(shè)備在設(shè)備整體運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生等效天線，而這對(duì)于設(shè)備本身來(lái)講，是一種比較嚴(yán)重的外部電磁干擾，為了有效減少這一情況，在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要屏蔽這一部分產(chǎn)生的電磁干擾。為此，除了使用相應(yīng)的屏蔽天線以外，科學(xué)應(yīng)用濾波電容也是非常關(guān)鍵的一種措施。濾波電容能夠有效降低天線本身產(chǎn)生的雜波，一般來(lái)講，濾波電容應(yīng)設(shè)置在天線信號(hào)輸入端，這樣能夠保持屏蔽工作的連續(xù)運(yùn)作特性。目前來(lái)看，外部電磁波對(duì)于設(shè)備本身造成的干擾也是比較嚴(yán)重的，如果不能采取有效手段對(duì)其進(jìn)行抑制或屏蔽，那么外部電磁雜波會(huì)對(duì)設(shè)備產(chǎn)生較大影響。除了在天線和電源線等方面采取屏蔽技術(shù)，雷達(dá)偵查電子設(shè)備外部箱體配電裝置等相關(guān)區(qū)域也需要進(jìn)行相應(yīng)的屏蔽處理，無(wú)論是弱電部分還是強(qiáng)電部分在外部能夠形成較強(qiáng)電磁干擾，都應(yīng)根據(jù)其特性選擇相應(yīng)的屏蔽設(shè)備來(lái)減少電磁干擾。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文針對(duì)雷達(dá)偵查電子設(shè)備電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行分析，通過(guò)簡(jiǎn)述電磁兼容相關(guān)內(nèi)容以及當(dāng)前雷達(dá)偵察電子設(shè)備面臨的電磁情況來(lái)明確設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)考慮到的一系列電磁兼容性技術(shù)。近年來(lái)隨著我國(guó)相關(guān)科研攻關(guān)力量的不斷增強(qiáng)，各類(lèi)高精尖軍用雷達(dá)及其他電子偵察設(shè)備不斷更新?lián)Q代，我國(guó)同類(lèi)型產(chǎn)品目前在國(guó)際軍貿(mào)市場(chǎng)上有著優(yōu)異表現(xiàn)，這些均證明當(dāng)前我國(guó)雷達(dá)偵查電子設(shè)備電磁兼容性相對(duì)較好，設(shè)備整體運(yùn)行狀況穩(wěn)定。

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