李風(fēng)新

（中國電子科技集團(tuán)公司 第十五研究所，北京 100083）

引言

軍用電子設(shè)備的顯著特點(diǎn)是其應(yīng)用環(huán)境的特殊性，從地面、高原、沙漠、島嶼，到方艙、火車、艦船、飛機(jī)、衛(wèi)星，軍用電子設(shè)備承受著各種惡劣環(huán)境的影響，據(jù)統(tǒng)計(jì)，受環(huán)境影響造成設(shè)備故障的比例高達(dá)50 %，GJB 4239-2001《裝備環(huán)境工程通用要求》3.2 指出：環(huán)境適應(yīng)性是指裝備（產(chǎn)品）在其壽命期內(nèi)可能遇到的各種環(huán)境的作用下能實(shí)現(xiàn)其所有預(yù)定功能、性能和（或）不被破壞的能力[1]，所以，抗惡劣環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)是保證軍用電子設(shè)備可靠運(yùn)行的重要手段。

由于設(shè)備在運(yùn)輸、工作中所處的環(huán)境是多方面的，就需要從多個方向開展設(shè)備的抗惡劣環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)[2]工作，由此可見，環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)是一門多學(xué)科綜合類技術(shù)，要求設(shè)計(jì)者具備多方面的設(shè)計(jì)能力。為了比較全面、具體的介紹環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)，首先對惡劣環(huán)境開展了分析歸類，給出了環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)流程，針對各類惡劣環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)，結(jié)合實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，在相關(guān)設(shè)計(jì)方面開展了比較詳細(xì)的介紹，并指出了仿真與試驗(yàn)在抗惡劣環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)中的作用。

1 環(huán)境分類與危害

1.1 環(huán)境分類

軍用電子設(shè)備所處的惡劣環(huán)境包括氣候環(huán)境、力學(xué)環(huán)境、電磁環(huán)境、化學(xué)環(huán)境及其它特殊環(huán)境[3-5]。

氣候環(huán)境包括：溫度、濕度、氣壓、降水、雪、凝露、風(fēng)、沙塵、降塵、大氣污染物及其它氣候環(huán)境；

力學(xué)環(huán)境包括：振動、沖擊、加速度、碰撞、搖擺、跌落、顛振、應(yīng)力、噪聲等；

電磁環(huán)境包括：電場、磁場、強(qiáng)電磁脈沖、靜電放電、雷電、太陽輻射、核輻射等；

化學(xué)環(huán)境包括：酸、堿、鹽霧、臭氧、腐蝕性大氣等；

特殊環(huán)境包括：空間環(huán)境、核環(huán)境、生物環(huán)境（霉菌、微生物等）、島礁環(huán)境（特點(diǎn)是溫度高、濕度高、含鹽量高、強(qiáng)風(fēng)、暴雨、太陽長期照射等）。

1.2 環(huán)境危害

各類環(huán)境都會從不同方面對軍用電子設(shè)備造成危害，影響設(shè)備可靠性，甚至導(dǎo)致設(shè)備無法正常工作。

氣候環(huán)境的危害：低氣壓和高濕度易引起空氣介電強(qiáng)度降低，使得器件之間的絕緣強(qiáng)度下降，增加了敏感器件產(chǎn)生放電或飛弧的風(fēng)險；低溫會導(dǎo)致敏感元器件參數(shù)發(fā)生漂移甚至無法正常上電啟動，橡膠類材質(zhì)變脆，密封墊、襯墊類性能下降，或關(guān)鍵部件的時效直接導(dǎo)致設(shè)備無法正常運(yùn)行；持續(xù)高溫會導(dǎo)致器件參數(shù)發(fā)生漂移甚至損壞，易造成低熔點(diǎn)焊接處發(fā)生脫離、開裂現(xiàn)象，同時造成高溫敏感器件發(fā)生自我保護(hù)，直接斷電不工作；風(fēng)、沙、雨、雪會侵蝕設(shè)備表面涂層，影響結(jié)構(gòu)表面性能和機(jī)械強(qiáng)度，加速老化，并嚴(yán)重影響非密封設(shè)備的通風(fēng)結(jié)構(gòu)，造成設(shè)備風(fēng)口堵塞或內(nèi)部進(jìn)水，直接危害內(nèi)部電氣部件的絕緣性能。

力學(xué)環(huán)境的危害：長期外部機(jī)械應(yīng)力會導(dǎo)致設(shè)備結(jié)構(gòu)發(fā)生諧振，造成疲勞損傷，直接危害內(nèi)部結(jié)構(gòu)零部件和電氣零部件發(fā)生物理性損壞，振動、沖擊、碰撞等激勵容易導(dǎo)致器件管腳變形、開裂，開關(guān)觸發(fā)類器件發(fā)生誤動作，影響焊點(diǎn)強(qiáng)度，甚至導(dǎo)致器件自身發(fā)生永久性形變或失效。

電磁環(huán)境的危害：在復(fù)雜的電磁環(huán)境下，易干擾設(shè)備內(nèi)部的電路性能，在電路回路里產(chǎn)生噪聲干擾，影響設(shè)備的電氣性能，尤其是信號發(fā)射、接收設(shè)備，在強(qiáng)電場、強(qiáng)磁場環(huán)境下，會造成設(shè)備靈敏度下降，設(shè)備工作異常，甚至造成內(nèi)部器件發(fā)生火花等嚴(yán)重事故。

受軍用電子設(shè)備所處的特種應(yīng)用場合的特點(diǎn)，其往往處于多類環(huán)境中，承受各方面的環(huán)境危害，所以，有必要對其進(jìn)行有效的抗惡劣環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)，使設(shè)備能夠在要求的戰(zhàn)地環(huán)境下穩(wěn)定、可靠、長期正常工作，這就是軍用電子設(shè)備抗惡劣環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)的必要性。

2 設(shè)計(jì)流程

軍用電子設(shè)備自項(xiàng)目立項(xiàng)到交付階段，抗惡劣環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)貫穿整個過程，尤其是設(shè)計(jì)實(shí)施階段，在每個設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中都體現(xiàn)著環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)。軍用電子設(shè)備在研制階段的環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)流程如圖1 所示[6-8]。

圖1 環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)流程

3 設(shè)計(jì)內(nèi)容

由于軍用電子設(shè)備面臨的應(yīng)用環(huán)境錯綜復(fù)雜，就須要對其開展多項(xiàng)有針對性地抗惡劣環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)內(nèi)容涵蓋的方面太多，就不逐一展開敘述了，只針對幾項(xiàng)比較受關(guān)注、設(shè)計(jì)量較大的環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)內(nèi)容做概括性分析介紹，具體包括熱設(shè)計(jì)、抗振動沖擊設(shè)計(jì)和電磁兼容設(shè)計(jì)。

3.1 熱設(shè)計(jì)

在軍用電子設(shè)備的熱設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中，通常首先是將熱源熱量傳導(dǎo)至冷板結(jié)構(gòu)中，冷板作為熱源的一級導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)，第一時間對熱源起到散熱作用，冷板的導(dǎo)熱效率直接影響著整個熱設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的散熱效率；冷板再經(jīng)傳導(dǎo)或?qū)α髋c設(shè)備機(jī)箱之間發(fā)生熱傳遞，將熱量從冷板結(jié)構(gòu)傳導(dǎo)至機(jī)箱結(jié)構(gòu)中，或是冷板熱量經(jīng)機(jī)箱內(nèi)的對流換熱散發(fā)到機(jī)箱內(nèi)部空間內(nèi)；最后通過機(jī)箱與外界熱沉之間的傳導(dǎo)、對流、輻射，將機(jī)箱或其內(nèi)部熱量傳遞到設(shè)備外部，從而完成了設(shè)備內(nèi)部熱源與外界熱沉之間的熱交換，實(shí)現(xiàn)整機(jī)熱設(shè)計(jì)[9-11]。不同整機(jī)結(jié)構(gòu)形式，其散熱結(jié)構(gòu)和路徑也不盡相同，軍用電子設(shè)備熱設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中的典型熱量流向如圖2 所示。

圖2 熱量流向圖

在軍用電子設(shè)備的熱設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中，須重點(diǎn)解決的關(guān)鍵問題是：

1）CPU 和冷板之間的熱傳導(dǎo)效率問題，即解決CPU一級導(dǎo)熱問題；

2）冷板散熱性能問題，包括導(dǎo)熱、均熱、傳熱、換熱效率問題；

3）機(jī)箱與外界熱沉之間的換熱效率問題。

針對CPU 一級導(dǎo)熱問題，其實(shí)是如何解決發(fā)熱芯片與冷板導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)間接觸面的接觸熱阻問題。目前普遍采用的措施是在接觸面間填加導(dǎo)熱介質(zhì)，通過導(dǎo)熱介質(zhì)的熱傳導(dǎo)，彌補(bǔ)接觸面間較大的接觸熱阻，因?yàn)槭苄酒附雍屠浒寮庸ぞ鹊南拗疲绨l(fā)熱器件直接與冷板導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)貼合，二者之間的貼合度較差，易產(chǎn)生較大熱阻[12]，導(dǎo)熱介質(zhì)一方面解決接觸面間的導(dǎo)熱效率問題，另一方面也緩解冷板結(jié)構(gòu)對芯片及板卡產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力。目前應(yīng)用較多的導(dǎo)熱介質(zhì)包括導(dǎo)熱襯墊、相變導(dǎo)熱膏（墊）、石墨膜片、銦箔等，在具體熱設(shè)計(jì)中可根據(jù)實(shí)際導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)和散熱需求選用適宜的導(dǎo)熱介質(zhì)。經(jīng)工程應(yīng)用，當(dāng)熱源熱功耗為40 W，導(dǎo)熱襯墊的導(dǎo)熱系數(shù)提高5 W/m.k 后，熱源溫度會降低2 ℃左右；當(dāng)熱源熱功耗為150 W，導(dǎo)熱介質(zhì)由導(dǎo)熱系數(shù)為5 W/m.k 的導(dǎo)熱襯墊換為銦箔后，熱源溫度會降低5 ℃左右，所以，合理有效利用導(dǎo)熱襯墊和高效率導(dǎo)熱介質(zhì)可明顯解決熱源的一級導(dǎo)熱問題[13]。

冷板散熱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也是軍用電子設(shè)備熱設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)，因?yàn)橐坏崃總鲗?dǎo)至冷板上，就要看冷板能否在短時間內(nèi)將熱量吸收、擴(kuò)散，并與機(jī)箱實(shí)現(xiàn)有效的熱交換，在冷板散熱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，須要重點(diǎn)解決冷板導(dǎo)熱、均熱、傳熱和換熱能力。

經(jīng)工程應(yīng)用測試，當(dāng)板卡熱源熱功耗為40 W，采用強(qiáng)迫風(fēng)冷散熱時，在同等條件下，將冷板直接貼合CPU 的導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)由鋁合金材質(zhì)換為紫銅后，CPU 熱源溫度由47.9 ℃降低為43.9 ℃，導(dǎo)熱效率提升明顯；將板卡冷板結(jié)構(gòu)由純鋁合金材質(zhì)嵌入熱管前后，CPU 熱源溫度由57 ℃降低為49 ℃，顯著提升了冷板整體的散熱效率；在板卡冷板與機(jī)箱導(dǎo)軌接觸面，涂抹相變導(dǎo)熱膏前后，CPU 熱源溫度由54 ℃降低為49 ℃，可明顯改善冷板與機(jī)箱導(dǎo)軌板間的熱交換效率[14]。

特種機(jī)箱的機(jī)箱換熱能力需依據(jù)實(shí)際安裝、使用環(huán)境，采用合理的散熱方式，實(shí)現(xiàn)機(jī)箱與熱沉之間的高效熱交換。在風(fēng)冷機(jī)箱中，須著重處理好風(fēng)道內(nèi)的各種散熱結(jié)構(gòu)，包括板卡模塊的部件和冷板結(jié)構(gòu)、機(jī)箱導(dǎo)軌板結(jié)構(gòu)、擋風(fēng)板結(jié)構(gòu)、風(fēng)機(jī)選型與配置、進(jìn)出風(fēng)口結(jié)構(gòu)等，做到整體分析，綜合優(yōu)化。針對密閉機(jī)箱，須重點(diǎn)考慮機(jī)箱的傳導(dǎo)換熱和輻射換熱性能，可通過優(yōu)化機(jī)箱自身結(jié)構(gòu)、提高加工精度、嵌入高導(dǎo)熱介質(zhì)等措施提高機(jī)箱的熱傳導(dǎo)性能，通過增加機(jī)箱表面黑度、噴涂熱涂層等措施提高機(jī)箱的空間輻射換熱性能。經(jīng)工程應(yīng)用，當(dāng)調(diào)整風(fēng)機(jī)安裝位置、優(yōu)化擋風(fēng)板結(jié)構(gòu)和冷板翅片結(jié)構(gòu)后，熱源溫度會降低（2 ～3）℃，對整機(jī)的散熱效果影響較小，但如果機(jī)箱風(fēng)道做得不夠合理，則可能會嚴(yán)重制約整機(jī)的散熱性能。

3.2 抗振動沖擊設(shè)計(jì)

軍用電子設(shè)備須從器件級、板卡級、機(jī)箱級和系統(tǒng)級開展有針對性地抗振動沖擊設(shè)計(jì)，抗振動沖擊設(shè)計(jì)的目的增強(qiáng)被設(shè)計(jì)對象的抗振能力，減小外部激勵對設(shè)計(jì)對象的力學(xué)影響，從而增強(qiáng)并保證被設(shè)計(jì)對象可在復(fù)雜力學(xué)激勵下可正?？煽糠€(wěn)定運(yùn)行[15-17]。

針對軍用電子設(shè)備板卡級和機(jī)箱級的抗振動沖擊設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括剛性設(shè)計(jì)和減振設(shè)計(jì)兩個方面。

軍用電子設(shè)備的剛性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：

1）設(shè)備各級結(jié)構(gòu)須具備足夠強(qiáng)度，在外部激勵下，各層次結(jié)構(gòu)之間不得出現(xiàn)諧振現(xiàn)象；

2）各層次結(jié)構(gòu)緊密，具備剛性連接，各層次結(jié)構(gòu)須符合二倍頻規(guī)則（當(dāng)結(jié)構(gòu)固有頻率fn 大于2 倍的外部激振頻率2 f，即fn ＞2 f 時，可視結(jié)構(gòu)為剛性連接）；

3）結(jié)構(gòu)件材質(zhì)自身及外形設(shè)計(jì)后，須具備足夠強(qiáng)度和剛性，以保證其響應(yīng)應(yīng)力和位移不對電氣零部件造成任何危害；

4）剛性設(shè)計(jì)的同時須兼顧強(qiáng)度設(shè)計(jì)和疲勞設(shè)計(jì)，設(shè)備在歷經(jīng)所有試驗(yàn)、檢驗(yàn)、運(yùn)輸、驗(yàn)收后，其結(jié)構(gòu)的Miner 累積疲勞循環(huán)比R 須＜0.3，否則視為設(shè)計(jì)缺陷不予交付；

5）緊固件只能對單一結(jié)構(gòu)件實(shí)現(xiàn)安裝，不得出現(xiàn)多級串行安裝結(jié)構(gòu)，具體示例結(jié)構(gòu)如圖3 所示；

圖3 緊固件安裝結(jié)構(gòu)示例圖

6）避免結(jié)構(gòu)件間的安裝間隙；

7）所有結(jié)構(gòu)件之間應(yīng)為面接觸；

8）不同材料之間須考慮熱膨脹引發(fā)的熱應(yīng)力變形影響整體結(jié)構(gòu)的剛性連接；

9）避免大面積懸空結(jié)構(gòu)；

10）避免局部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生共振現(xiàn)象。

在軍用電子設(shè)備板卡級和機(jī)箱級的剛性設(shè)計(jì)中，最終目的是通過合理有效的加固設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，提高被加固對象如元器件、板卡等電氣功能零部件的固有頻率，增加其對外部激勵的耐受力，切不可利用被加固對象的自身結(jié)構(gòu)反向加強(qiáng)加固結(jié)構(gòu)的剛性，形成本末倒置，具體結(jié)構(gòu)如圖4 所示。

圖4 單印制板剛性安裝結(jié)構(gòu)示例圖

在圖4（a）中，CPCI 背板通過緊固螺釘安裝在導(dǎo)軌板一端，但導(dǎo)軌板只與機(jī)箱底板之間連接，其穩(wěn)定性和剛性較弱，未與機(jī)箱形成一剛性整體，從而在產(chǎn)品使用或試驗(yàn)中，導(dǎo)軌板會借助CPCI 背板結(jié)構(gòu)達(dá)到其整體穩(wěn)固性，導(dǎo)致失去了其作為CPCI 背板安裝基體的意義。正確安裝結(jié)構(gòu)如圖4（b）所示，在導(dǎo)軌板前、后端增加前框、橫梁結(jié)構(gòu)，把導(dǎo)軌板與機(jī)箱側(cè)板、底板裝聯(lián)一起，形成整體剛性結(jié)構(gòu)后再作為CPCI 背板安裝基體，實(shí)現(xiàn)對CPCI 背板的剛性固定，提升其安裝后的固有頻率和抗振性。

減振設(shè)計(jì)也稱為隔振設(shè)計(jì)，在電子設(shè)備隔振系統(tǒng)中，通常用隔振傳遞率反映隔振系統(tǒng)的有效性。隔振傳遞率公式[18]：

式中：

η—系統(tǒng)隔振傳遞率，是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的響應(yīng)量值與外部激勵量值之比；

D—系統(tǒng)阻尼比，其值與系統(tǒng)阻尼系數(shù)、質(zhì)量和剛度有關(guān)，隨系統(tǒng)參數(shù)的改變而變化，是無量綱值；

γ—頻率比，是外部激振頻率與固有頻率的比值。

當(dāng)D 值改變時，隔振傳遞率η 隨頻率比γ 的變化曲線為隔振傳遞率曲線，如圖5 所示。

圖5 隔振傳遞率曲線

由隔振傳遞率曲線可以看出，當(dāng)時，η 大于1，說明系統(tǒng)受外部激勵時的響應(yīng)值被放大了，尤其是當(dāng)時，是系統(tǒng)響應(yīng)的極致點(diǎn)，說明系統(tǒng)此時發(fā)生了共振現(xiàn)象，此時的外部激勵頻率與系統(tǒng)固有頻率重合，說明系統(tǒng)處于放大區(qū)；當(dāng)時，η 小于1，系統(tǒng)響應(yīng)值低于外部激勵值，說明系統(tǒng)處于隔振區(qū)，并且隨激勵頻率的增加和阻尼比的減小，系統(tǒng)隔振效果越好。

在軍用電子設(shè)備中通常應(yīng)用鋼絲繩減振器和橡膠減振器對減振對象實(shí)現(xiàn)被動減振設(shè)計(jì)。鋼絲繩減振器和橡膠減振器選用依據(jù)包括：

1）分析減振對象的構(gòu)成和結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)形式，以及減振對象的加固結(jié)構(gòu)；

2）減振對象所在設(shè)備的抗振動沖擊試驗(yàn)條件；

3）減振對象所在設(shè)備的應(yīng)用環(huán)境指標(biāo)要求；

4）通過對減振對象設(shè)計(jì)參數(shù)的分析，確定單個減振器的剛度、阻尼和載荷，并留有余量；

5）綜合分析系統(tǒng)特點(diǎn)和減振對象要素，確定減振器類型。

在目前軍用電子設(shè)備抗振動沖擊設(shè)計(jì)中，依靠剛性設(shè)計(jì)基本上可以滿足設(shè)備的抗振動沖擊指標(biāo)要求，減振設(shè)計(jì)主要是針對有高量級、耐久性方面要求的設(shè)備，開展適宜的減振設(shè)計(jì)。

3.3 電磁兼容設(shè)計(jì)

軍用電子設(shè)備的電磁兼容設(shè)計(jì)主要包括屏蔽、濾波和接地三個方面[19-22]。

軍用電子設(shè)備一般都采用金屬材料作為機(jī)箱結(jié)構(gòu)，如鋁合金、銅等，金屬對電磁波具有很好的吸收性，可以有效阻斷機(jī)箱內(nèi)外空間輻射出的電磁波，從而達(dá)到機(jī)箱屏蔽的作用。對于非密閉性機(jī)箱，主要從通風(fēng)口、顯示窗和機(jī)箱縫方面開展屏蔽設(shè)計(jì)，針對機(jī)箱通風(fēng)口結(jié)構(gòu)須滿足集膚深度，即孔深不低于孔徑的3 倍，一般機(jī)箱結(jié)構(gòu)中的通風(fēng)口直徑不大于5 mm，如在薄板機(jī)箱結(jié)構(gòu)中設(shè)置通風(fēng)口，通常在風(fēng)口內(nèi)側(cè)安裝通風(fēng)屏蔽材料——蜂窩波導(dǎo)對通風(fēng)口進(jìn)行屏蔽處理，較常用的蜂窩波導(dǎo)為鋁制波導(dǎo)，其質(zhì)量輕、耐蝕性好、易剪裁，可適用于各種機(jī)箱通風(fēng)結(jié)構(gòu)。對于波導(dǎo)的選用須綜合考慮機(jī)箱結(jié)構(gòu)、波導(dǎo)強(qiáng)度、屏蔽效能和通風(fēng)性能等方面的影響，同時，在通風(fēng)口的濾塵結(jié)構(gòu)設(shè)置方面，目前也有金屬濾塵網(wǎng)，即可滿足濾塵作用，同時還可以增強(qiáng)通風(fēng)口的屏蔽效能。在所應(yīng)用的導(dǎo)電屏蔽材料中，鈹銅簧片具備導(dǎo)電性好、屏蔽性能高的特點(diǎn)，但其密閉性較差；導(dǎo)電膠條同時具備屏蔽和密封的作用，尤其是針對密閉結(jié)構(gòu)，可采用B 型導(dǎo)電橡膠條，可使機(jī)箱蓋板的密閉性達(dá)到IP65 級。

濾波技術(shù)是軍用電子設(shè)備抑制傳導(dǎo)干擾的重要措施，通過在線路中串聯(lián)專用濾波器，實(shí)現(xiàn)對特定電路和設(shè)備的濾波設(shè)計(jì)。

濾波器的安裝設(shè)計(jì)直接影響濾波器發(fā)揮的作用，在濾波器安裝結(jié)構(gòu)中須注意：

1）電源濾波器應(yīng)貼近電源輸入端，或是與電源輸入設(shè)計(jì)成一體；

2）濾波器兩端的引線盡量短，并且輸入和輸出線纜杜絕交叉；

3）濾波器的輸入和輸出端做到物理隔離；

4）濾波器的接地點(diǎn)須就近可靠接地；

5）濾波器的殼體為接地點(diǎn)，安裝結(jié)構(gòu)中須考慮將濾波器殼體環(huán)接后與機(jī)殼地連接；

6）輸出端電纜盡可能短，或采用雙絞電纜。

在高頻信號電纜的干擾抑制方面，通常采用在電纜插頭內(nèi)側(cè)加套管狀鐵氧體磁環(huán)，如VGA 線纜，加套磁環(huán)后可明顯抑制各種高頻干擾，消除因此而產(chǎn)生的顯示故障。同理，在電源濾波器輸入輸出端，通常采用雙絞線纜，同時附加繞接磁環(huán)措施，提高線纜的抗干擾和輻射能力，有利于提高設(shè)備自身的抗輻射發(fā)射和敏感度能力。

接地設(shè)計(jì)如同屏蔽設(shè)計(jì)是軍用電子設(shè)備電磁兼容設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，接地是抑制電磁噪聲和干擾的重要措施，接地和屏蔽二者相輔相成，對實(shí)現(xiàn)軍用電子設(shè)備的電磁兼容性起著事半功倍的作用。軍用電子設(shè)備中的“地”分為信號地和安全地，其中信號地是設(shè)備內(nèi)電子電路中的零電位點(diǎn)和零回路點(diǎn)，安全地一般是機(jī)殼地，通常與系統(tǒng)地或大地連接。

在軍用電子設(shè)備的電磁屏蔽設(shè)計(jì)中，除了在電子電路和加固結(jié)構(gòu)方面開展相應(yīng)的設(shè)計(jì)措施，還須考慮內(nèi)部互聯(lián)電纜的屏蔽和接地處理，否則，電纜之間的耦合、干擾會嚴(yán)重影響整機(jī)的電磁屏蔽性，甚至造成信號輸出端口電纜成為一種發(fā)射、接收天線的可能。電纜的電磁兼容設(shè)計(jì)包括：

1）信號線和電源線分開布置，隔離越徹底越好；

2）電纜盡量貼近機(jī)殼敷設(shè)，減小對外輻射；

3）不同類信號線分別捆扎，間距越大越好；

4）盡量避免線纜平行敷設(shè)，平行敷設(shè)距離越短越好；

5）注意電纜屏蔽層與端口連接器之間的接地和屏蔽問題，在工程試驗(yàn)中，大多存在因?yàn)榫€纜尾部的接地和屏蔽存在缺陷，而導(dǎo)致試驗(yàn)指標(biāo)超標(biāo)的現(xiàn)象；

6）對敏感電纜采取針對性的屏蔽處理，如加套磁環(huán)、縮短長度、改用雙絞屏蔽線纜、增加電纜間距等措施。

4 仿真與試驗(yàn)

4.1 仿真分析

隨著計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的發(fā)展，仿真分析逐漸成為軍用電子設(shè)備環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)的重要組成部分，仿真分析可以在設(shè)計(jì)階段驗(yàn)證相關(guān)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性和有效性，以盡早發(fā)現(xiàn)、剔除設(shè)計(jì)缺陷，從而減小設(shè)備在后期產(chǎn)生重大設(shè)計(jì)缺陷的風(fēng)險，避免因設(shè)計(jì)返工造成的額外研制費(fèi)用。

針對不同的環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)內(nèi)容有不同的仿真分析軟件，如Icepak 和Flotherm 通常用于熱仿真分析，ANSYS Workbench 和MSC Nastran 多用于機(jī)械類仿真分析，F(xiàn)luent 和FloEFD 對于流體仿真分析更具有優(yōu)越性，針對空間輻射方面，TD 和NX 在這方面的優(yōu)勢更為明顯。在實(shí)際的仿真分析中，可依據(jù)不同類別開展更有針對性的仿真分析，由于目前各種仿真分析軟件均為國外軟件，對于國內(nèi)的各類電子設(shè)備的仿真分析勢必存在誤差，有些軟件中的模型和參數(shù)可能不足以反映實(shí)際的結(jié)構(gòu)特征，須在仿真分析中找到并較小此誤差，使得仿真分析的結(jié)果盡量貼合實(shí)際設(shè)計(jì)效果，做到真正設(shè)計(jì)校驗(yàn)的目的。

4.2 試驗(yàn)驗(yàn)證

試驗(yàn)是最貼合實(shí)際應(yīng)用環(huán)境的校驗(yàn)過程，可在設(shè)備交付前檢驗(yàn)各項(xiàng)指標(biāo)的符合程度，是檢驗(yàn)設(shè)備可靠性的重要手段，并且國家已經(jīng)頒布相關(guān)規(guī)定，軍用電子設(shè)備必須在產(chǎn)品交付前完成各類環(huán)境試驗(yàn)。

隨著各類試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)體系的完善，對軍用電子設(shè)備的各類應(yīng)用環(huán)境都有相對應(yīng)的環(huán)境試驗(yàn)方法，針對涉及多種環(huán)境試驗(yàn)的設(shè)備或系統(tǒng)，須依據(jù)設(shè)備或系統(tǒng)的自身特點(diǎn)和實(shí)際應(yīng)用中的作用，合理安排試驗(yàn)順序和設(shè)定試驗(yàn)量級，避免出現(xiàn)過試驗(yàn)或欠試驗(yàn)，對于不合理、準(zhǔn)確的環(huán)境試驗(yàn)同樣也會對設(shè)備造成危害，從而影響設(shè)備交付后的可靠性。

5 結(jié)束語

軍用電子設(shè)備因其特殊應(yīng)用場合，使其面臨各種各樣的惡劣環(huán)境，每種惡劣環(huán)境都會從不同方面對軍用電子設(shè)備的可靠性造成影響，使得軍用電子設(shè)備功能性能降低甚至失效，所以，對其開展環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)有著不可或缺的必要性和重要性。通過對軍用電子設(shè)備所面臨環(huán)境的全面分析，介紹了惡劣環(huán)境對軍用電子設(shè)備造成的危害，提出了開展抗惡劣環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)的必要性。從軍用電子設(shè)備的設(shè)計(jì)流程中給出了環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)在產(chǎn)品研制階段的作用和重要性，結(jié)合在軍用電子設(shè)備環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)積累，詳細(xì)給出了軍用電子設(shè)備在熱設(shè)計(jì)、抗振動沖擊設(shè)計(jì)和電磁兼容設(shè)計(jì)方面的具體措施和方法，可作為類似產(chǎn)品的設(shè)計(jì)參照，對于避免一些低級設(shè)計(jì)缺陷具有現(xiàn)實(shí)的指導(dǎo)意義，最后給出了仿真分析與試驗(yàn)驗(yàn)證在軍用電子設(shè)備研制過程中發(fā)揮的作用。環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)是一項(xiàng)綜合性研制過程，須具體問題具體分析，綜合考慮，全面入手，切莫顧此失彼，避免在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)過加固或欠加固現(xiàn)象。隨著新技術(shù)和新材料的不斷挖掘，一定會給軍用電子設(shè)備的環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)帶來新的方式方法以及更有效的設(shè)計(jì)收到。