摘""要：雷達(dá)是利用電磁波探測目標(biāo)的復(fù)雜電子設(shè)備，電磁兼容是雷達(dá)設(shè)備的一個關(guān)鍵指標(biāo)。接地技術(shù)是雷達(dá)設(shè)備中的重要內(nèi)容，保障了雷達(dá)設(shè)備的可靠運行。該文討論了雷達(dá)設(shè)備電磁兼容性的接地技術(shù)，闡述了保護(hù)接地、系統(tǒng)基準(zhǔn)地和屏蔽接地的內(nèi)容，分析了單點、多點、混合和懸浮接地的特點，并研究了實際雷達(dá)設(shè)備的接地技術(shù)設(shè)計原則和接地電阻計算，探討了多級電路接地和地環(huán)路干擾抑制特點，論述了接地技術(shù)的重要性。

關(guān)鍵詞：雷達(dá)""電磁兼容性""接地技術(shù)""屏蔽""干擾

中圖分類號：TN952""""""文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Analysis"and"Discussion"of"Grounding"Technology"for"Radar"Equipment

LIU"Aidong""JIN"Xin*

（Unit"92664，"Qingdao，"Shandong"Province，"264000"China）

Abstract："The"radar"is"a"complex"electronic"device"that"uses"electromagnetic"waves"to"detect"targets，"and"the"electromagnetic"compatibility"is"a"key"indicator"of"radar"equipment."Grounding"technology"is"an"important"content"in"radar"equipment，"which"guarantees"the"reliable"operation"of"radar"equipment."This"paper"discusses"the"grounding"technology"of"the"electromagnetic"compatibility"of"radar"equipment，"expounds"the"contents"of"protective"grounding，"system"reference"grounding"and"shield"grounding，"analyzes"the"characteristics"of"thenbsp;single-point，"multi-point，"hybrid"and"suspended"grounding，"also"studies"the"design"principles"of"the"grounding"technology"and"the"calculation"of"the"grounding"resistance"of"actual"radar"equipment，"explores"the"characteristics"of"the"multi-level"circuit"grounding"and"the"interference"and"suppression"of"the"ground"loop，"and"discusses"the"importance"of"grounding"technology.

Key"Words："Radar;"Electromagnetic"compatibility;"Grounding"technique;"Shield;"Interference

電子技術(shù)的高速發(fā)展已讓世界進(jìn)入了信息時代，雷達(dá)設(shè)備變得越來越多且越來越復(fù)雜，電磁環(huán)境越來越惡劣。雷達(dá)是英文Radar的簡稱，是Radio"Detection"and"Ranging的縮寫，意思是“無線電探測和測距”，即采用無線電的方法發(fā)現(xiàn)目標(biāo)并測定目標(biāo)的空間位置。雷達(dá)是利用電磁波探測目標(biāo)的復(fù)雜電子設(shè)備，電磁兼容性是雷達(dá)設(shè)備的一個非常重要的質(zhì)量指標(biāo)，它不僅關(guān)系到自身設(shè)備的工作可靠性和使用安全性，還影響到相鄰電子設(shè)備的正常工作。因此，開發(fā)人員對雷達(dá)設(shè)備電磁兼容性的設(shè)計是非常重要的，通常采用屏蔽和接地來實現(xiàn)。

理論與試驗研究表明，任何電磁干擾的產(chǎn)生必須具有3個條件：首先應(yīng)有干擾源，其次有傳播途徑（或通道），最后還須有敏感器件；此3個條件稱為電磁干擾三要素[1]。為分析和設(shè)計電子設(shè)備的電磁兼容性，應(yīng)從這3個方面入手采取有效措施：抑制干擾源；消除或減弱干擾耦合；增強(qiáng)敏感設(shè)備抗干擾能力[2]。經(jīng)常用到的有濾波技術(shù)、屏蔽技術(shù)、接地技術(shù)、搭接技術(shù)和合理布線等，其中接地技術(shù)就是將電子設(shè)備的合理點位與地相連，是防止電磁干擾的重要方法，能有效提高電子設(shè)備的電磁兼容性[3]。

雷達(dá)設(shè)備中的接地方式一般有兩種類型，即保護(hù)類型接地和系統(tǒng)設(shè)備基準(zhǔn)地，接地也就是將設(shè)備與另一個零點位導(dǎo)體搭接在一起。接大地就是以大地的電位為基準(zhǔn)點，把雷達(dá)設(shè)備機(jī)殼與屏蔽層與大地相連，由于大地電容非常大，一般認(rèn)為大地的電勢為零，以保護(hù)設(shè)備和人身安全。信號接地是電路系統(tǒng)中作為電信號基準(zhǔn)電位的地線，以消除外界或其他設(shè)備對雷達(dá)設(shè)備的干擾[1]。

1""接地類型

1.1""保護(hù)接地

保護(hù)接地是防止機(jī)殼或屏蔽層上由于電荷積累、電壓上升造成人身傷害，或引起火花放電，導(dǎo)致設(shè)備損壞。

1.1.1"設(shè)備安全接地

為避免高壓直接接觸電子設(shè)備外殼或用電設(shè)備在使用中會由于絕緣老化、磨損、浸水、潮濕等原因?qū)е聨щ妼?dǎo)線或部件與機(jī)殼之間漏電，防止人體觸及機(jī)殼而致傷亡事件，任何高壓電氣設(shè)備、電子設(shè)備的機(jī)殼、底座均需要將機(jī)殼與大地相連接。

1.1.2"防雷保護(hù)接地

防雷保護(hù)接地是將系統(tǒng)設(shè)備線路利用均壓環(huán)與扁鐵等電位體相連接，將雷擊電流從避雷針引入地線，避免雷擊電流竄入系統(tǒng)設(shè)備信號接地環(huán)，實現(xiàn)雷電防護(hù)，確保系統(tǒng)設(shè)備和人身安全[4]。防雷保護(hù)接地線通常是鍍鋅扁鋼，或者50"mm2銅芯線作地線，確保能夠耐受瞬時雷擊電流。

1.2""系統(tǒng)設(shè)備基準(zhǔn)地

系統(tǒng)設(shè)備基準(zhǔn)地是為電子系統(tǒng)設(shè)備中電路穩(wěn)定工作而提供的一個基準(zhǔn)電位，它是一種抑制干擾、保證電路正常工作性能穩(wěn)定的關(guān)鍵，一般情況分為3類[5]。

1.2.1模擬地

模擬電路是含有放大器、A/D變換器、運算器、振蕩器等器件的電路，能夠?qū)崿F(xiàn)模擬信號的放大、變換、處理等功能。模擬地就是模擬電路的接地端。由于模擬電路的放大、處理功能導(dǎo)致該電路易受到電磁干擾，同時滋生電磁干擾。故模擬地的接地點位和接地線的布局要設(shè)計合理，避免相互影響。

1.2.2"數(shù)字地

數(shù)字電路是含有各種邏輯門、觸發(fā)器等器件的電路，以二進(jìn)制邏輯代數(shù)為基礎(chǔ)，能夠?qū)崿F(xiàn)對數(shù)字信號進(jìn)行算術(shù)運算和邏輯運算等處理功能，按功能分為組合邏輯電路和時序邏輯電路。數(shù)字地是數(shù)字電路的接地端。數(shù)字電路通常在脈沖狀態(tài)下工作，脈沖的前沿、后沿或高頻脈沖都會對其他電路產(chǎn)生電磁干擾，因此數(shù)字地的接地點位和接地線的布局亦要設(shè)計合理。

1.2.3"信號源地

電源電路是含有變壓器、整流器、濾波器等器件的電路，通常是將交流電變換成直流電，為其他電子設(shè)備提供電能。電源地是電源電路零電位的接地端。電源通常供電多個單元，而各單元要求的供電性質(zhì)和參數(shù)通常都不一樣，所以既要保證電源穩(wěn)定工作，又要保證其他單元電路工作正常，電源地的接地點位和接地線的布局同樣要設(shè)計合理[6]。

1.3""屏蔽接地

屏蔽接地是雷達(dá)設(shè)備為防止外部或內(nèi)部電磁場的干擾而對屏蔽設(shè)備進(jìn)行的接地，主要采取金屬隔離的原理來防止電磁干擾由內(nèi)向外感應(yīng)和輻射傳播，形成電磁隔離。屏蔽接地是抑制電磁干擾的有效措施，屏蔽體一般由導(dǎo)電或?qū)Т挪牧献龀傻慕饘俳Y(jié)構(gòu)外殼構(gòu)成。電磁屏蔽通常分為兩種：一是靜電屏蔽，用于防止靜電場或恒定磁場的影響，把金屬屏蔽體上的靜電干擾信號引導(dǎo)入地，減少分布電容的寄生耦合，確保人身安全；二是電磁屏蔽，用于遏制高頻電磁場的影響，使電磁場在屏蔽體內(nèi)渦流，并在屏蔽體和被保護(hù)設(shè)備空間的表面上產(chǎn)生反射，降低電磁場的場強(qiáng)值，達(dá)到屏蔽效果[7]。

屏蔽與接地必須配合使用，才能達(dá)到屏蔽效果。以靜電屏蔽為例，如圖1所示。

將金屬屏蔽體或金屬罩把帶正電導(dǎo)體A包起來（見圖1（b）），金屬屏蔽體內(nèi)側(cè)就會感應(yīng)出與導(dǎo)體A等量負(fù)電荷，金屬屏蔽體外側(cè)感應(yīng)出等量正電荷。如果將導(dǎo)體A和屏蔽體B當(dāng)成一個整體，則該空間的電力線分布與圖1（a）相同，這時候并沒有起到屏蔽效果；只有將屏蔽體接地，外側(cè)感應(yīng)出的正電荷將被引入地線，屏蔽體的外電場就會消失，導(dǎo)體A就被屏蔽起來，實現(xiàn)了屏蔽效果。因此屏蔽的兩個特點就是完整的金屬導(dǎo)電屏蔽體和良好接地線。

2""接地方式

按前文所述，接地可分為模擬地、數(shù)字地、電源地等，它們的接地也是分類布局，不能直接相連。在同類信號中，接地的連接方式也多有不同，大致有4種接地方式：單點接地方式、多點接地方式、混合接地方式和懸浮接地方式[8]。

2.1""單點接地方式

單點接地方式，顧名思義只有一個接地點位，所有設(shè)備電路的地線都必須連到該接地點，以該點作為共同參考點（面）。根據(jù)連接特點又分為串聯(lián)單點接地（見圖2）與并聯(lián)單點接地（見圖3）。

串聯(lián)單點接地是雷達(dá)電子設(shè)備各電路共用一條地線，但該方式會使接地阻抗串聯(lián)增大，產(chǎn)生公共阻抗干擾，增大噪聲和電路干擾，不太合適。但是這種方式結(jié)構(gòu)簡單，各設(shè)備電路接地引線較短，電阻小，所以在雷達(dá)電子設(shè)備機(jī)柜中依然常用。采用此接地方式時應(yīng)注意兩個事項：一是各接地線盡可能短且粗；二是電壓最低、電流最小的電路放最近的地方，以免受其他大電流電路干擾。

并聯(lián)單點接地指在設(shè)備中只定義一個接地參考點，系統(tǒng)中其他設(shè)備地線并聯(lián)接入該參考點，各電路相互獨立，互不影響。此接地方式低頻時效果明顯，但在高頻時，由于相鄰地線產(chǎn)生耦合，導(dǎo)致線間耦合增強(qiáng)，引起耦合干擾。并聯(lián)單點接地通常在頻率時才使用[8]。

2.2""多點接地方式

多點接地方式是指各單元電路的接地點采用就近原則直接獨立連接在接地參考面。優(yōu)點是構(gòu)造簡單方便，接地線短，高頻駐波問題明顯減弱，它是高頻信號電路比較實用的接地方式，適合工作頻率10"MHz以上的高頻電路。缺點是形成多種地線回路，增加單回路干擾，這會加劇設(shè)備內(nèi)低頻率電路的不良影響[8]。

2.3""混合接地方式

混合接地方式就是單點接地和多點接地相結(jié)合的方案。在雷達(dá)電子設(shè)備中，既有高頻信號，也有低頻信號，針對上述特點應(yīng)分別設(shè)計：單點接地適用低頻電路，多點接地適用高頻部分。這種接地技術(shù)稱為混合接地技術(shù)[8]。

實際電路系統(tǒng)往往比較復(fù)雜，多種頻率信號并存，因此廣泛應(yīng)用混合接地系統(tǒng)。

2.4""懸浮接地方式

懸浮接地俗稱為浮地，即將信號地與安全接地相隔離。這種浮地連接可避免地回路的干擾電流直接耦合到設(shè)備電路和信號電路。缺點是由于其不與大地真實連接，電路容易產(chǎn)生靜電積累，達(dá)到一定程度后會使操作容易遭電擊并損壞設(shè)備。其次電路還受寄生電容影響，使電路地電位升高，還增加了感應(yīng)干擾，因此懸浮接地需要進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑O(shè)計和精確的計算，以確保其安全性。

3""實際雷達(dá)設(shè)備的接地技術(shù)設(shè)計

在實際雷達(dá)設(shè)備中，接地設(shè)計包括接地方式選擇、接地位置選擇、地回路干擾抑制和接地工藝等方面，通過綜合設(shè)計確保雷達(dá)設(shè)備中各部分電路公共地回路的接地平面的低阻抗，盡可能地降低因接地引入的耦合干擾。

3.1""接地設(shè)計所遵循的原則

雷達(dá)是依據(jù)目標(biāo)反射的微弱電磁信號分析處理得到目標(biāo)的方位、距離等參數(shù)，需要更強(qiáng)的抗電磁干擾性能。結(jié)合以往經(jīng)驗和應(yīng)用效果，在接地方面，總的設(shè)計思路主要有4個要點：地線應(yīng)盡可能短而粗，以減少地線電阻，降低地線干擾電壓；正確選擇信號線，合理布局，以減少互耦；多種地線各行其道，互不干涉，以最大程度減少相互間的影響；安全接地要有接地樁或接地柵網(wǎng)。

3.2""接地電阻

接地的目的是雷達(dá)設(shè)備與地有一低阻抗的通路，因此接地好壞取決于接地電阻，其阻值越小越好，根據(jù)法規(guī)要求設(shè)備防雷接地電阻小于10"Ω，安全接地電阻小于4"Ω。接地電阻類似于分布電阻，由接地極電阻、接地銅線電阻和雜散電阻構(gòu)成，接地電阻的大小與接地裝置、接地土壤及環(huán)境因素有關(guān)，所以降低接地電阻的方法：一是減小接地線電阻，盡量選擇短且截面積大的多股銅芯線；二是減小接地極電阻，即將螺栓與接地線、接地體固定連接；三是增大接地極的面積和增強(qiáng)土壤的導(dǎo)電率，如可以添加接地柵網(wǎng)以及向土壤中加入降阻劑。

接地電阻可使用專門的接地電阻測試儀來測定，也可通過理論計算來估計。從理論計算得到的數(shù)據(jù)也可以作為設(shè)計接地體長度、直徑和埋入深度的依據(jù)。對單根垂直圓形接地棒，其接地電阻為[2]：

R"="0."366（ρ/l）"lg（3l/d）

式中：d為接地棒的直徑；L為接地棒的長度；ρ為土壤的電阻率。

不同材料不同形狀的接地體的接地電阻計算公式是不同的，可根據(jù)需要查閱相關(guān)資料。

3.3""多級電路的接地

多級電路是雷達(dá)電路中廣泛應(yīng)用的電路，接地問題是非常關(guān)鍵的，主要是避免各級電路之間通過公共阻抗引起的干擾[9]。因此要做到以下幾點。

⑴"低頻單元電路應(yīng)采用單點接地方式（頻率低于1"MHz）。

⑵"高頻單元電路應(yīng)采用多點接地方式（頻率高于10"MHz），低高頻混合電路通常使用混合接地方法。在雷達(dá)多級高頻電路中，由于高頻電流線和地線之間的寄生電容耦合，接地面上的感應(yīng)高頻電流較大，因此各單元電路要按先后次序排列，且接地線要直線布置，避免地電流的重疊，此結(jié)構(gòu)常稱為“直尺結(jié)構(gòu)”。

⑶"各單元電路的接地點最終會匯總到一個公共接地點，特別是串聯(lián)單點接地方式，各單元電路的接地必須遵循特定連接順序，電流須滿足從小到大的方向進(jìn)行匯流。

⑷"盡可能避免環(huán)形地回路，若電路中包含接地回路，其缺點一是將大功率電路電流信號進(jìn)入小信號單元電路，干擾其工作狀態(tài)；二是地線回路容易受到電磁干擾，影響其穩(wěn)定工作。

⑸"必須保持屏蔽電流的暢通，若屏蔽接地不良或屏蔽層與接地線連接不暢，則會引起更大的干擾。

3.4""地環(huán)路干擾的抑制

當(dāng)電路的兩端都接地時很容易構(gòu)成接地閉環(huán)回路。實際上，只要電路中存在多點接地，這種地環(huán)路就無法消除。為了最大限度地抑制接地環(huán)路帶來的干擾，應(yīng)該盡可能減少接地環(huán)面積，除此之外，還需要采用特殊技術(shù)措施如隔離變壓器、中和變壓器、光電耦合器、差分放大器和浮地等方法進(jìn)一步抑制地環(huán)路干擾[6]。

例如浮地，即將雷達(dá)設(shè)備與公共接地基準(zhǔn)點或接地回路公共導(dǎo)線進(jìn)行電隔離，消除各級電路之間的間接地電位差干擾。浮地的效果取決于是否真正達(dá)到浮地隔離。實際上，要做到完全隔離，在很多情況下是很困難的。

4""結(jié)語

在電子設(shè)備中地線涉及面很廣，設(shè)備越復(fù)雜，地線系統(tǒng)的設(shè)計越重要，接地技術(shù)是抑制電磁干擾的重要方法。在雷達(dá)設(shè)備的設(shè)計與使用中采用了上述方法，取得良好效果。但是在裝備使用過程中，曾經(jīng)出現(xiàn)浮地不浮的故障現(xiàn)象，導(dǎo)致本振分機(jī)無法輸出穩(wěn)態(tài)信號。鑒于此，對雷達(dá)設(shè)備接地技術(shù)進(jìn)行了充分研究，有助于理解雷達(dá)設(shè)備接地的概念和方式，提高裝備綜合保障能力。

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