提高產(chǎn)品電磁兼容性的工藝措施

朱李良

（中國電子科技集團(tuán)公司第三十六研究所，浙江　嘉興　314033）

提高產(chǎn)品電磁兼容性的工藝措施

朱李良

（中國電子科技集團(tuán)公司第三十六研究所，浙江嘉興314033）

隨著軍用電子裝備變得越來越復(fù)雜，裝備的電磁兼容問題也變得越來越突出。因此，在開展總體方案的設(shè)計(jì)和論證時(shí)，研制單位均將設(shè)備的電磁兼容性問題作為共性設(shè)計(jì)的要求而對其開展分析和設(shè)計(jì)，希望通過這一系列的設(shè)計(jì)措施來保證裝備的電磁兼容性。然而，在裝備的研制過程中，設(shè)計(jì)措施的效果會(huì)受各個(gè)環(huán)節(jié)制造工藝的影響。結(jié)合多年的裝備質(zhì)量管理經(jīng)驗(yàn)，通過實(shí)際的案例對制造工藝對裝備的電磁兼容性的影響進(jìn)行了探討,并且提出了一些解決措施。

軍用電子裝備；電磁兼容；制造工藝

0　引言

隨著科技的發(fā)展，越來越多的信息化技術(shù)被應(yīng)用到了武器裝備上，形成了各種軍用電子裝備。為了研制短小精悍的軍用電子裝備，甚至在非常狹小的空間內(nèi)安裝了偵察設(shè)備、發(fā)射設(shè)備、通信設(shè)備和計(jì)算機(jī)等大量的任務(wù)系統(tǒng)，外部則是各種天線林立，此外，運(yùn)載平臺(tái) （例如：艦艇、飛機(jī)和車輛等）本身也應(yīng)用了大量的先進(jìn)的電子技術(shù)，因此，裝備的電磁兼容性問題日益突出。并且電磁兼容問題一旦出現(xiàn)，輕則可能引起任務(wù)設(shè)備性能下降，重則導(dǎo)致設(shè)備無法同時(shí)工作。因此，電磁兼容性的設(shè)計(jì)越來越受到重視，各研制單位從論證階段即開始對裝備應(yīng)用的電磁環(huán)境進(jìn)行預(yù)計(jì)，并以此為依據(jù)開展相關(guān)的設(shè)計(jì)工作。然而，通過對設(shè)備電磁兼容性試驗(yàn)過程中出現(xiàn)的各類問題進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)目前電磁兼容設(shè)計(jì)工作中還存在以下2種情況：1）電磁兼容性的設(shè)計(jì)不夠深入，存在只提出設(shè)計(jì)原則，不明確具體措施的現(xiàn)象；2）設(shè)計(jì)與制造 “兩張皮”的現(xiàn)象較為嚴(yán)重，比如為了保證設(shè)備的電磁兼容性而采取的濾波、屏蔽和接地等設(shè)計(jì)措施，在制造過程中由于工藝細(xì)節(jié)方面處理不當(dāng)而沒有收到預(yù)想的效果?；诖?，本文結(jié)合一些實(shí)際案例對制造工藝對裝備的電磁兼容性的影響進(jìn)行了探討，并提出了相應(yīng)的改進(jìn)方法，以期對解決產(chǎn)品的電磁兼容問題有所幫助。

1　制造工藝影響設(shè)備的電磁兼容性的幾個(gè)例子

1.1濾波設(shè)計(jì)因布線不合理而失效的情況

濾波措施是電磁兼容設(shè)計(jì)中常用的方法和有效的手段，濾波器的特點(diǎn)就是對通帶內(nèi)的傳輸能量衰減很小，而對通帶外的傳輸能量則衰減很大，選用合適的濾波器可以把一些不需要的傳輸能量減小到使系統(tǒng)正常工作的電平上。例如：在供電電路上增加EMI濾波器可以大幅度地減小傳導(dǎo)發(fā)射強(qiáng)度，對電路通過CE102和RE102這2個(gè)項(xiàng)目的試驗(yàn)有很大的幫助。

在工藝設(shè)計(jì)上，對電子、電氣布線進(jìn)行控制的原則是保證感受器盡可能地遠(yuǎn)離干擾源，妥善分隔輸出與輸入端口，以及分別鋪設(shè)高電平電纜、脈沖電纜和低電平電纜等，以便使相互干擾減少到最小，如果違背了這個(gè)原則就有可能會(huì)出現(xiàn)問題，以EMI濾波器的安裝為例，經(jīng)常存在以下2種情況：1）外部電源通過電源連接器進(jìn)入設(shè)備機(jī)箱后，連接器至濾波器之間的電纜過長，電流中的不干凈信號(hào)在濾波之前已經(jīng)對機(jī)箱內(nèi)的其他電路造成了影響；2）為了機(jī)箱內(nèi)的走線美觀或者安裝方便，在某些位置把輸入線和輸出端捆扎在一起，導(dǎo)致經(jīng)過濾波的線路通過耦合被污染。某設(shè)備EMI濾波器部分裝配圖如圖1所示。

從圖1中可以明顯地看到，電纜的裝配嚴(yán)重地違背了工藝控制原則，導(dǎo)致電磁不兼容問題非常突出。該問題的改進(jìn)方法有2種：1） EMI濾波器應(yīng)盡量地安裝在靠近電源入口的地方，縮短入口與濾波器之間的電纜的長度，避免未經(jīng)過濾波的電源線在設(shè)備機(jī)箱內(nèi)迂回；2）EMI濾波器的輸入線和輸出線分開捆扎并且保持一定的距離，必要時(shí)可對電纜采取屏蔽措施。

1.2屏蔽措施因安裝工藝不當(dāng)而受影響的情況

電磁兼容性設(shè)計(jì)中的屏蔽措施就是用電導(dǎo)率良好的材料對電場進(jìn)行屏蔽，用磁導(dǎo)率高的材料對磁場進(jìn)行屏蔽，其作用主要有2點(diǎn)：1）限制內(nèi)部輻射的電磁能量泄露；2）防止外來的輻射干擾進(jìn)入系統(tǒng)內(nèi)部。其原理是利用屏蔽體對電磁能量的反射、吸收和引導(dǎo)作用將屏蔽區(qū)域與其他區(qū)域分開。安裝工藝對于屏蔽效果的影響主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面，例如：1）需要屏蔽的腔體屏蔽皮粘貼地不規(guī)范；2）機(jī)箱蓋板底部的齒形簧片安裝地不合理；3）電纜的屏蔽皮被過度剪裁或者接地不可靠等。電纜制作過程中屏蔽皮被剪去太多而影響屏蔽效果的情況如圖2所示。

一個(gè)復(fù)雜的軍用電子裝備會(huì)安裝相當(dāng)多的射頻電纜、控制電纜和電源電纜等，一旦出現(xiàn)問題，排查難度就會(huì)非常高，因此對裝配工藝的控制就顯得尤為重要。

以上情況還引出了另一個(gè)問題，即很多人認(rèn)為在所有設(shè)備均滿足電磁兼容性要求的情況下，組成系統(tǒng)后可不對系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)的試驗(yàn)。然而，當(dāng)設(shè)備之間的連接電纜出現(xiàn)問題時(shí)，系統(tǒng)的電磁兼容性是無法得到保證的，因此對系統(tǒng)的試驗(yàn)不應(yīng)省去。

圖2　電纜屏蔽皮安裝不規(guī)范的情況

1.3接地設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的裝配工藝問題

接地措施是電磁兼容性設(shè)計(jì)中的一種重要的方法，可以有效地抑制干擾源，據(jù)統(tǒng)計(jì)，這種方法可以解決50%的電磁兼容問題，因此，所有的電磁兼容設(shè)計(jì)都強(qiáng)調(diào)有效接地的要求。

軍用電子裝備都有防水、防霉和防鹽霧等要求，甚至?xí)蟹兰t外或者偽裝的設(shè)計(jì)，因此會(huì)采取各種涂覆措施，很多的情況下，這些涂覆措施可能會(huì)對接地效果造成一定的影響，某設(shè)備因面板上的油松而造成接地不良的情況如圖3所示。

圖3　某設(shè)備面板上的油漆造成接地不良

圖3中連接器和面板都涂了油漆，安裝后設(shè)備出現(xiàn)了接地不良現(xiàn)象進(jìn)而引起了電磁輻射超標(biāo)的現(xiàn)象，在刮去接觸面上的油漆，并采用了其他的防護(hù)措施后，設(shè)備的接地性能得到了明顯的改善，試驗(yàn)效果良好。

為了保證其作戰(zhàn)效能，軍用電子裝備必須具有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，往往需要采取各種防護(hù)措施，但是這些防護(hù)措施有時(shí)又會(huì)影響到設(shè)備的其他性能，因此在開展工藝設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)綜合地考慮這些因素，同時(shí)也應(yīng)具備可制造性。

3　改進(jìn)措施的探討

以上的3個(gè)例子說明了制造工藝的好壞可能會(huì)影響濾波、屏蔽和接地等電磁兼容性設(shè)計(jì)最普遍和常用的方法，因此對于制造過程中的一些細(xì)節(jié)處理不應(yīng)忽視，建議采取以下幾個(gè)措施。

3.1通過全面分析了解影響因素

從了解到的情況看，很多設(shè)計(jì)文件沒有系統(tǒng)地開展工藝對電磁兼容性的影響分析，因此提出的工藝控制措施并不全面。筆者認(rèn)為，可以考慮在 《電磁兼容性設(shè)計(jì)大綱》或者 《工藝設(shè)計(jì)大綱》的相關(guān)章節(jié)采用可靠性分析時(shí)常用的故障模式影響分析（FMEA：Failure Mode and Effects Analysis）或者故障樹分析 （FTA：Fault Tree Analysis）的方法，對系統(tǒng)及其組成單元各個(gè)環(huán)節(jié)對電磁兼容性的影響進(jìn)行分析，列出相關(guān)的表格或圖形。這種方法可以把工藝對電磁兼容性的影響分析做到非常全面，以便有針對性地提出可以采取的預(yù)防改進(jìn)措施。

3.2完善相關(guān)文件和圖紙

在解決電磁兼容性問題的過程中，筆者發(fā)現(xiàn)在相關(guān)的設(shè)計(jì)文件中，都提出了為保證電磁兼容性而提出的相關(guān)工藝控制要求，但是從頂層設(shè)計(jì)文件到第二、三層次的設(shè)計(jì)文件中，關(guān)于相關(guān)的設(shè)計(jì)和控制要求的內(nèi)容卻在逐漸地減少，呈現(xiàn)出了倒金字塔形狀，這就顯得非常不合理了。電子裝備的研制過程從論證、方案到工程研制是一個(gè)逐步細(xì)化的過程，因此電磁兼容方面的相關(guān)要求也應(yīng)該隨研制工作的逐步深入而越來越詳細(xì)，越來越明確，直至裝配人員能夠在現(xiàn)場的圖紙和工藝文件上看到具有可操作性的工藝控制要求，才能保證所有的工藝設(shè)計(jì)和控制要求最終都能夠落實(shí)到具體的加工和裝配過程中。

3.3加強(qiáng)對裝配人員的教育和培訓(xùn)

影響軍用電子裝備研制或者產(chǎn)品質(zhì)量的因素中，人的因素占例非常高，因此，對裝配人員開展質(zhì)量教育，強(qiáng)調(diào)工藝紀(jì)律這個(gè)老生常談的要求還是必不可少的，在實(shí)際工作中，筆者也經(jīng)常遇到操作人員不按照工藝文件的規(guī)定進(jìn)行操作的情況。

4　結(jié)束語

電磁兼容性問題存在于電子設(shè)備的各個(gè)環(huán)節(jié)，因此，除了必須在產(chǎn)品的電路方案、結(jié)構(gòu)方案和工藝方案上提出原則性的設(shè)計(jì)和控制要求以外，還必須在裝配圖紙、工藝卡片等面向操作人員的底層文件上明確可操作的具體措施，同時(shí)加強(qiáng)對操作人員的教育和培訓(xùn)，這樣才能對解決軍用電子裝備的電磁兼容性問題起到積極的作用。

[1]中國電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究所.軍用設(shè)備和分系統(tǒng)電磁發(fā)射和敏感度要求：GJB 151A-97[S].北京：國防科學(xué)技術(shù)工業(yè)委員會(huì)，1997.

[2]中國電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究所.軍用設(shè)備和分系統(tǒng)電磁發(fā)射和敏感度測量：GJB 152A-97[S].北京：國防科學(xué)技術(shù)工業(yè)委員會(huì)，1997.

[3]王守三.電磁兼容測試的技術(shù)和技巧 [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

[4]區(qū)健昌.電子設(shè)備的電磁兼容性設(shè)計(jì)理論與實(shí)踐 [M].北京：電子工業(yè)出版社，2010.

[5]周旭.電磁兼容基礎(chǔ)及工程應(yīng)用 [M].北京：中國電力出版社，2010.

The Process Measures of Improving Electronic Compatibility of Products

ZHU Li-liang
（The 36th Research Institute of CETC，Jiaxing 314033，China）

As the military electronic equipments become more and more complex，the electromagnetic compatibility of the equipments becomes more and more outstanding.Therefore，in carrying out the design and demonstration of overall programs，the development unit will analysis and design the electromagnetic compatibility issues as the requirement of common design and hope to ensure the electromagnetic compatibility of equipment through a series of design measures.However，in the process of equipment development，the effect of the design measures will be affected by the manufacturing process of each link.So，combining with years of experience in the quality management of equipment，the effect of manufacturing process on electromagnetic compatibility of equipment is discussed through some actual cases，and some solutions are put forward.

military electronic equipment；electromagnetic compability；manufacturing process

TN 03

A

1672-5468（2016）04-0001-04

10.3969/j.issn.1672-5468.2016.04.001

2016-03-20

2016-07-08

朱李良 （1979-），男，浙江桐鄉(xiāng)人，中國電子科技集團(tuán)公司第三十六研究所工程師，從事軍用電子產(chǎn)品質(zhì)量與可靠性的管理工作。