雷達(dá)發(fā)射機(jī)的電磁兼容設(shè)計

蘇柏豪 費香邦

摘要：在現(xiàn)代的電子電路當(dāng)中，電磁兼容設(shè)計占有非常重要的位置，雷達(dá)發(fā)射機(jī)是一種功率較大的電子設(shè)備，它的電磁兼容性設(shè)計的質(zhì)量優(yōu)良，往往對整個系統(tǒng)指標(biāo)的提高有著直接的影響，甚至對系統(tǒng)能否順利正常工作有直接的關(guān)系。在雷達(dá)發(fā)射機(jī)當(dāng)中，其電磁干擾具有一定的復(fù)雜性，它不僅是感染源，同時也是敏感設(shè)備，內(nèi)部的電路具有較強(qiáng)的脈沖信號，也有比較弱的電流信號，因此要想將系統(tǒng)當(dāng)中干擾源的性質(zhì)以及干擾的途徑有效區(qū)分開，是一個非常困難的問題，因此研究雷達(dá)發(fā)射機(jī)的電磁兼容設(shè)計具有十分重要的意義。

關(guān)鍵詞 ：雷達(dá)發(fā)射機(jī);電磁兼容;設(shè)計分析

一、分析雷達(dá)發(fā)射機(jī)中的電磁干擾問題

1.1電磁場對電路的影響

在電磁場當(dāng)中，引發(fā)干擾最多的因素是電磁輻射。在雷達(dá)發(fā)射機(jī)的電磁場當(dāng)中，其主要的干擾是由于微波管的泄漏以及大電流開關(guān)所產(chǎn)生的一種脈沖而引發(fā)的干擾，干擾程度的大小和輻射源的類型相關(guān)。在雷達(dá)發(fā)射機(jī)的電磁波自身存在一些反射折射等的因素問題，所以要想精確分析電磁場是一項非常復(fù)雜的工作，為了使研討問題更加方便，可以將雷達(dá)發(fā)射機(jī)當(dāng)中的電磁場簡化為一種平面波，計算結(jié)果盡管會存在一定差距，但其計算值也是近似的，能夠說明其中存在的問題。

在相關(guān)的電磁兼容理論當(dāng)中，通常將電磁場分為近區(qū)場和遠(yuǎn)區(qū)場兩類。在雷達(dá)發(fā)射機(jī)當(dāng)中，輻射場會產(chǎn)生較多的干擾，本文主要討論在閉合回路當(dāng)中，比較典型的干擾電壓，其主要的計算式如下：

其中，k表示傳輸?shù)某?shù)，當(dāng)無損耗的時候k=2Π/λ，Em表示電場當(dāng)中強(qiáng)度的最大值。將閉合回路線的長和寬設(shè)為b和h，則其感應(yīng)的電壓公式如下所示。

其中S=hp表示閉合回路的面積。

通過以上公式可以看出，閉合回路當(dāng)中的感應(yīng)電壓與其本身的面積是正比關(guān)系，因此要想將電磁場內(nèi)電路的干擾減小，就必須要將閉合回路線所構(gòu)成的面積減小。

1.2線間耦合

在雷達(dá)發(fā)射機(jī)當(dāng)中，為了讓走線能夠美觀和方便固定，往往將信號線扎成一束形狀，這樣就會導(dǎo)致導(dǎo)線間比較容易產(chǎn)生一種電容性或者電感性的耦合。下面僅對電容性藕合作出分析，如圖1所示。

圖1是兩根相距很近的平行導(dǎo)線，忽略了導(dǎo)線對地的分布電容，僅就線間的藕合參數(shù)作歸一化處理，即用集中參數(shù)代替分布參數(shù)進(jìn)行計算，得出結(jié)論。

1.2.1電容性藕合

導(dǎo)線間電容性藕合的等效電路如圖2所示。

雙線間的藕合電容C可以由下式近似得出：

式中，d表示線距;l表示藕合線長;r，，r：表示導(dǎo)線的半徑。

由電路分析可得R6（R6一R1/R2）上的藕合電壓為

由上面兩式可以看出：干擾源的頻率越高，線間距離越近，干擾越大。所以對于小信號線的進(jìn)出口，對于窄帶干擾需接入RC吸收回路，對于寬帶或窄脈沖尖峰干擾，可以串入吸收環(huán)或磁珠。此外，為減少線間藕合，適當(dāng)增加線間距離，使小信號線遠(yuǎn)離大信號線，小信號線采用雙絞線或屏蔽螺紋線也都是常用的方法。

二、電磁屏蔽

在雷達(dá)發(fā)射機(jī)當(dāng)中，可以采用把敏感電路放入金屬屏蔽盒當(dāng)中的設(shè)計方法，但是這種方法具有一定的作用的同時也存在一定的缺陷，需要相關(guān)的工作人員嚴(yán)格遵守工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，本文主要研究了交變磁場的屏蔽方面。通過分析交變磁場的屏蔽，可以使用感應(yīng)的渦流效應(yīng)對其進(jìn)行解釋，在雷達(dá)發(fā)射機(jī)當(dāng)中，敏感電路的回路會受到交變磁場的影響，從而形成干擾。

對交變磁場的屏蔽分析，我們用感應(yīng)渦流效應(yīng)來解釋。交變磁場會在敏感電路的回路中感應(yīng)出電流，形成干擾。當(dāng)交變的磁場穿過導(dǎo)電良好的金屬屏蔽層時，會在金屬表面形成渦流，渦流產(chǎn)生的磁場與原磁場相反，使金屬屏蔽盒內(nèi)的磁場強(qiáng)度大大減弱，干擾電流的強(qiáng)度得以降低。金屬的導(dǎo)電性越好，產(chǎn)生的渦流就越強(qiáng)，屏蔽效果也就越好。所以，屏蔽盒最好采用導(dǎo)電良好的銅材或表面鍍銀的材料。由于高頻電流的趨膚效應(yīng)，材料的厚薄影響不大。

三、雷達(dá)發(fā)射機(jī)中的接地問題

雷達(dá)發(fā)射機(jī)中合理的接地能夠有效防止EMI在雷達(dá)發(fā)射機(jī)內(nèi)部，不僅有強(qiáng)信號的干擾源（如大脈沖電流和強(qiáng)開關(guān)電流等），也有弱信號的敏感電路（如模擬信號或者數(shù)字信號等）。因為發(fā)射信號具有多樣性，所以在使用過程中，需要根據(jù)信號的性質(zhì)和特點決定使用的接地方式。目前比較常見的接地方式有單獨一點接地方式、串聯(lián)一點接地方式、多點接地方式和地總線接地方式等四種。本文主要研究地總線接地方式：在雷達(dá)發(fā)射機(jī)當(dāng)中，發(fā)射機(jī)的整體組成單元較多，在一般情況下，作為地總線的元素有機(jī)柜外殼或者另外的寬銅帶，不管采用哪種，都必須要有良好的搭接方式，一種良好的搭接方式能夠有效防止電磁的干擾，如果搭配技術(shù)不優(yōu)，則會讓系統(tǒng)當(dāng)中抑制信號噪聲的能力下降，嚴(yán)重者還會對人身安全造成嚴(yán)重的威脅。所以在焊接大設(shè)計的機(jī)架時可以采用良導(dǎo)體組成的焊接方式，讓其通過多點接地有效減小接地電阻。

三、結(jié)束語

隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，雷達(dá)發(fā)射機(jī)的應(yīng)用將會越來越廣泛，因此相關(guān)的研究人員應(yīng)該不斷深入研究電磁兼容設(shè)計方面的內(nèi)容，有效減少雷達(dá)發(fā)射機(jī)當(dāng)中電阻電流的干擾問題，充分展現(xiàn)雷達(dá)發(fā)射機(jī)的功用，提高雷達(dá)效能，服務(wù)于工業(yè)生產(chǎn)和國防建設(shè)。

參考文獻(xiàn)：

[1]張亞東.高分辨率超寬帶脈沖探地雷達(dá)發(fā)射機(jī)系統(tǒng)設(shè)計與實驗研究[D].蘭州理工大學(xué)，2017.

[2]錢凱.某雷達(dá)發(fā)射機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計[J].電子機(jī)械工程，2014，30（04）：42-46+50.

[3]固態(tài)雷達(dá)發(fā)射機(jī)實驗平臺的構(gòu)建與應(yīng)用[J].黃寒硯，顏國歡.中國現(xiàn)代教育裝備.2017（03）