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文檔簡介
第7章電磁兼容性設計2010-4-20第一頁,共99頁。電磁兼容性設計的目的:
使電子設備或系統(tǒng)在預期的電磁環(huán)境中能正常工作、無性能降低或故障,并對電磁環(huán)境中的任何事物不構成電磁干擾,實現(xiàn)電磁兼容性。電磁兼容設計分為:電路組件級設計;設備級設計;分系統(tǒng)級設計;系統(tǒng)級設計;系統(tǒng)間級設計。7.1電磁兼容性設計概論第二頁,共99頁。系統(tǒng)內(nèi)電磁兼容設計電路與元件系統(tǒng)內(nèi)電磁兼容設計布線接地屏蔽濾波系統(tǒng)內(nèi)電磁兼容設計電源線信號線吸收式反射式鐵氧體材料厚度襯墊機箱屏蔽室通風板I/O芯片SMD電路印制板搭接機箱屏蔽室電源地信號地印制板電纜互連線連接器第三頁,共99頁。系統(tǒng)內(nèi)電磁兼容設計頻率管理系統(tǒng)間電磁兼容設計時間管理空間管理系統(tǒng)間電磁兼容設計分配與指派調(diào)制濾波脈沖波型間隔距離方位與仰角地形隔離時間共享脈沖同步時間分離時間/距離選通預選器位置隔離極化隔離第四頁,共99頁。第五頁,共99頁。敏感度閾值7.2電磁兼容性設計的基本參數(shù)敏感度門限電平值電磁干擾值電磁兼容性設計的基本參數(shù)包括:電磁發(fā)射限值失效干擾電平電磁兼容安全系數(shù)費效比第六頁,共99頁。1.敏感度閾值敏感度閾值是設備或系統(tǒng)不能正常工作的干擾臨界值。敏感度閾值是進行電磁兼容性設計時,決定折中選擇,確定干擾極限值的基本出發(fā)點。保守設計:考慮最惡劣的電磁環(huán)境、最敏感的頻段或頻點、最小起作用干擾電平概率設計:在一定置信度下,電磁干擾電平的概率敏感度閾值越高,設備或系統(tǒng)抗電磁干擾能力越強。敏感度閾值f騷擾電平第七頁,共99頁。2.敏感度門限值敏感設備受電磁干擾所呈現(xiàn)的不希望響應的最小電平敏感門限是進行電磁兼容性設計時,確定干擾允許值的基本出發(fā)點。敏感門限越大設備或系統(tǒng)抗電磁干擾能力越強。敏感度閾值敏感度限值f騷擾電平第八頁,共99頁。3.電磁干擾值發(fā)射限值敏感度閾值敏感度限值電磁干擾值f騷擾電平設備或系統(tǒng)在電磁環(huán)境中感受到的騷擾信號電平值。電磁干擾值小于敏感度門限值時,設備或系統(tǒng)能正常工作。4.電磁發(fā)射限值允許設備或系統(tǒng)在工作時對周圍環(huán)境的電磁發(fā)射電平值電磁發(fā)射限值包括輻射發(fā)射和傳導發(fā)射規(guī)定電磁發(fā)射限值是控制電磁干擾源、保護電磁環(huán)境、實現(xiàn)電磁兼容性的有力措施。第九頁,共99頁。5、電磁兼容性安全系數(shù)(安全裕度)MM=PS-PIPS(dB)——設備或系統(tǒng)的敏感門限值電平M(dB)——安全系數(shù)PI(dB)——設備或系統(tǒng)實際接收的干擾電平敏感度閾值敏感度限值電磁干擾值發(fā)射限值f騷擾電平衡量設備或系統(tǒng)所具有的電磁兼容性寬余程度當PS<PI時,M
<0——設備或系統(tǒng)處于不兼容狀態(tài)當PS>PI時,M
>0——設備或系統(tǒng)處于兼容狀態(tài)當PS=PI時,M=0——設備或系統(tǒng)處于兼容的臨界狀態(tài)第十頁,共99頁。M的值越大,兼容性越好電磁兼容工程上對M的值的要求:一般設備:M≥3dB易燃易爆的燃油或軍械設備:M≥20dB影響安全或重要技術指標的設備或系統(tǒng):M≥6dB6、失效干擾電平設備或系統(tǒng)不允許接受的電磁干擾電平。當不允許的電磁干擾電平進入設備或系統(tǒng)后,會使設備或系統(tǒng)的電路或元件產(chǎn)生永久性惡化或永久性失效。第十一頁,共99頁。投資費用與EMC設計的有效性之比。7.費效比費效比設計不正確正確進展時間研制投產(chǎn)第十二頁,共99頁。7.3電磁兼容性設計的內(nèi)容(1)制定電磁兼容大綱,規(guī)劃各種電磁兼容計劃,協(xié)調(diào)各種技術參數(shù);電磁兼容設計的具體內(nèi)容包括(2)選用分析適用的標準與規(guī)范,對標準中的各項要求進行分析和選擇,必要時進行修改、刪減或補充,以達到最佳費效比;(3)分析設備或系統(tǒng)所處的電磁環(huán)境和提出電磁兼容性要求;電磁兼容設計的基本方法是指標分配和功能分快設計,按照要實現(xiàn)的功能和電磁兼容指標進行電磁兼容設計。第十三頁,共99頁。(4)確定頻譜要求,協(xié)調(diào)頻率配置,合理分配各分系統(tǒng)的工作頻率與功率、波形與極化特性、工作方式等指標,消除可能的干擾;(5)擬定電磁干擾控制計劃,采取合理的干擾抑制和防護技術;(6)擬定電磁兼容性分析預測方案,進行電磁兼容性分析與預測;(7)制定電磁兼容性試驗要求和試驗計劃;(8)進行系統(tǒng)總體電磁兼容性評估。第十四頁,共99頁。7.4電磁兼容性設計的實施電磁兼容性設計通常分為四個階段論證階段定型階段工程研制階段方案階段第十五頁,共99頁。1.論證階段分析預期的電磁環(huán)境,確定電磁環(huán)境電平提出在預期的電磁環(huán)境中的EMC技術指標要求分析費效比電磁環(huán)境是指各種電磁干擾源在不同頻率范圍內(nèi)功率或場強隨時間分布的電磁作用狀態(tài)的總和。
為獲得對于系統(tǒng)預定工作電磁環(huán)境的剖析,必須進行電磁環(huán)境分析。第十六頁,共99頁。
電磁環(huán)境分析的內(nèi)容(2)制定電磁功率密度或場強的頻譜關系曲線,以說明在指定頻率范圍內(nèi)可能產(chǎn)生的干擾;(3)估計最惡劣的電磁環(huán)境電平,計算干擾電平不超過某一允許值的區(qū)域范圍;(4)分析綜合電磁環(huán)境電平的危害等級、區(qū)分導致系統(tǒng)性能降級的電磁環(huán)境電平與造成系統(tǒng)失效的電磁環(huán)境電平。(1)分析干擾源的空間、頻率、時間以及極化關系等特性第十七頁,共99頁。2.方案階段制定EMC大綱確定頻譜要求制定EMC控制計劃選用和剪裁適用的標準確定試驗要求、制定試驗計劃確定系統(tǒng)、分系統(tǒng)和設備的EMC要求第十八頁,共99頁。EMC大綱是EMC設計的技術文件中最高級的管理文件。(1)規(guī)定系統(tǒng)的電磁兼容性要求,(2)選取的電磁兼容標準與規(guī)范,(3)說明為達到所提出的EMC技術要求而采用的總體途徑、規(guī)劃和設計準則,(4)制定電磁兼容控制計劃及試驗計劃。EMC大綱的內(nèi)容返回
第十九頁,共99頁。a.頻道的需要量;b.可用頻道的數(shù)量;c.發(fā)射機的工作方式與覆蓋范圍、信號的調(diào)制方式與帶寬;d.發(fā)射機功率、天線的覆蓋范圍及工作時間和地點;e.接收機的特性;f.最低限度的地理間隔。a.所指配的頻率必須符合國際和國家的有關規(guī)定,并在規(guī)定的頻段、規(guī)定的業(yè)務范圍內(nèi)指配頻率;影響頻率指配的因素頻率指配的原則第二十頁,共99頁。d.避免同頻干擾、鄰頻道干擾、中頻干擾、鏡像干擾以及互調(diào)干擾,必須對所指配的頻率進行電磁干擾分析預測,并根據(jù)要求確定干擾裕量及保護比;返回
c.注意避開有關保護頻率以及常規(guī)無線電廣播、電視等頻率及其諧波的影響;b.不得對本頻段同一種業(yè)務的其它臺站造成干擾,不得對本頻段的主要業(yè)務產(chǎn)生干擾;e.必須考慮發(fā)射功率、諧波與亂真電平、占有帶寬、定向發(fā)射時天線方向圖特性等。第二十一頁,共99頁。a.指導、執(zhí)行承制單位的電磁兼容性大綱人員的職責和權力;b.系統(tǒng)電磁兼容性要求和電磁兼容性資源配置;c.確保分系統(tǒng)和設備均符合GJB151和GJB152的要求d.預計問題范圍,對GJB151和GJB152尚不能解決的問題,提出解決的方法;e.系統(tǒng)天線產(chǎn)生的輻射特性,包含基波和雜散能量以及天線間的耦合;EMC控制計劃是具體的技術文件,目的在于說明如何實現(xiàn)EMC指標要求。EMC控制計劃包括以下內(nèi)容:第二十二頁,共99頁。f.系統(tǒng)、分系統(tǒng)或設備必須的特殊要求、試驗方法和限制;g.電磁兼容性要求的設計更改方法;h.進行設計審查和供、需雙方進行協(xié)調(diào)的方法;i.在方案論證、設計和實施階段應用的干擾控制規(guī)范和標準;j.建議給予電磁兼容性技術組的權限和工作細則;k.各分系統(tǒng)或設備的關鍵類別,降級準則和必要的安全系數(shù);l.頻譜利用方案規(guī)定措施,包括發(fā)射機頻率控制、接收機帶寬控制、諧波的帶寬控制、邊帶、信號波形以及脈沖上升時間等。返回
第二十三頁,共99頁。a.指定選用的EMC標準和應執(zhí)行的相關技術文件,系統(tǒng)工程中對選用標準進行適當剪裁的具體內(nèi)容在技術文件中注明;b.設備和分系統(tǒng)級EMC測試驗收要求;c.關鍵設備列表和無線收發(fā)設備列表;d.EMC測試保證條件;e.EMC測試目的、要求及具體內(nèi)容;試驗計劃的內(nèi)容包括試驗場地、試驗測試設備、被測試對象的狀態(tài)、試驗項目、試驗方法與步驟、試驗報告等。EMC試驗大綱包含以下內(nèi)容:第二十四頁,共99頁。f.測試設備配置要求,被測系統(tǒng)的布局和參試工作模式的確定;g.EMC測試過程中發(fā)生不正常響應的判別準則;h.EMC試驗內(nèi)容和方法;i.測試數(shù)據(jù)分析和測試報告要求。第二十五頁,共99頁。a.試驗前的準備工作:包括試驗場地、測試設備以及一些與EMC測試有關的輔助設備的硬件到位,與EMC測試有關的技術文件準備齊全,被測系統(tǒng)與其環(huán)境界面的事先確定等;b.測試系統(tǒng)的自校準:包括試驗場地的背景噪聲測試,輻射擾場強校準;c.試驗項目;d.試驗步驟;f.數(shù)據(jù)采集要求和測試數(shù)據(jù)處理;g.根據(jù)標準出具測試報告;EMC試驗細則是具體的測試技術文件,內(nèi)容包括:返回
第二十六頁,共99頁。3.研制階段4.定型階段實施EMC控制計劃進行模擬試驗、改進和完善EMC設計綜合分析評估總體電磁兼容性進行總體EMC鑒定試驗審核EMC文件的完備性、提交EMC綜合評價報告對頻譜利用進行全面審核第二十七頁,共99頁。7.5印制電路板(PCB)的EMC技術
PCB設計的原則:
①電氣連接的準確性;②電路板的可測試性;③可靠性和環(huán)境適應性;④工藝性(可制造性);⑤經(jīng)濟性等。
PCB設計的步驟:
原理圖設計、布局、布線和優(yōu)化。
設計信息:
器件、電源、信號線、時鐘線、速率、布局第二十八頁,共99頁。印制電路板布線基礎第二十九頁,共99頁。
PCB的分區(qū)
結構邏輯分區(qū)
物理分區(qū)
電氣分區(qū)第三十頁,共99頁。第三十一頁,共99頁。混合信號PCB的分區(qū)設計
在進行PCB設計時,對電磁兼容有兩個基本要求:
(1)可能減小電流環(huán)路的面積。(2)系統(tǒng)只采用一個參考地。將PCB分區(qū)為獨立的模擬部分和數(shù)字部分。采用合適的元器件布局。A/D轉(zhuǎn)換器要跨分區(qū)放置。不要對地進行分割。在電路板的模擬部分和數(shù)字部分下面敷設統(tǒng)一地。在電路板的所有層中,數(shù)字信號只能在電路板的數(shù)字部分布線,模擬信號只能在PCB的模擬部分布線。實現(xiàn)模擬和數(shù)字電源分割。布線不能跨越分割電源面之間的間隙,必須跨越分割電源之間間隙的信號線要位于緊鄰大面積地的布線層上。認真分析回流路徑和回流方式。采用正確的布線規(guī)則。第三十二頁,共99頁。PCB分層設計
PCB分層設計的一般原則:信號層,特別是高速信號層一定要緊貼平面層,最好是緊貼地平面層。阻抗要求不嚴格的信號線可走微帶線,重要信號線一定要走帶狀線,對于時鐘、復位、敏感信號線,最好用兩個地平面包圍起來。主電源平面(PCB上功率最大的那個電源)之下。關鍵信號層要有地平面相鄰。關鍵的主電源有一對應地平面相鄰回流。次要的布線層需要有地或電源層作回流。一般情況下,第二層與倒數(shù)第二層為完整地平面。對于多層板,關鍵布線層應與完整地平面相鄰,優(yōu)選兩地平面之間。多電源情況下,不可能每種電源一層,但要盡可能減少不同電壓電源層的相互覆蓋。第三十三頁,共99頁。第三十四頁,共99頁。雙層板第三十五頁,共99頁。四層板
(1)第一層(元件面):信號和時鐘層;(2)第二層:地線層;(3)第三層:電源板;(4)第四層(焊錫面)信號和時鐘層。第三十六頁,共99頁。第一層:(元件面)信號布線層(微帶傳輸線);第二層:接地層;第三層:信號布線層(帶狀線);第四層:信號布線層(帶狀線);第五層:電源層;第六層:(焊錫面)信號布線層(微帶傳輸線)
。六層板(布局1)常用于時鐘信號,高頻器件第三十七頁,共99頁。第一層:(元件面)信號布線層(微帶傳輸線);第二層:內(nèi)嵌式信號布線層(帶狀線)第三層::地線層第四層:電源層;第五層:內(nèi)嵌式信號布線層(帶狀線);第六層:(焊錫面)信號布線層(微帶傳輸線)。六層板(布局2)第三十八頁,共99頁。第一層:(元件面)信號布線層(微帶傳輸線);第二層:地線層第三層:信號布線層(帶狀線):第四層:電源層;第五層:電線層:第六層:(焊錫面)信號布線層(微帶傳輸線)。
六層板(布局3)第三十九頁,共99頁。第一層:(元件面)信號布線層(微帶傳輸線);第二層:內(nèi)嵌式信號布線層(微帶傳輸線);第三層:地線層:第四層:信號布線層(帶狀線):第五層:信號布線層(帶狀線);第六層:電源板;第七層:內(nèi)嵌式信號布線層(微帶傳輸線);第八層:(焊錫面)微帶線信號傳輸層。八層板(布局1)第四十頁,共99頁。第一層:(元件面)信號布線層(微帶傳輸線);第二層:地線層;第三層:信號布線層(帶狀線);第四層:地線層;第五層:電源板;第六層:信號布線層(帶狀線);第七層:地線層;第八層:(焊錫面)信號布線層(微帶傳輸線)。
八層板(布局2)第四十一頁,共99頁。第一層:(元件面)信號布線層(微帶傳輸線)第二層:地線層第三層:信號布線層(帶狀線):第四層:信號布線層(微帶傳輸線);第五層:地線層;第六層:電源層;第七層:信號布線層(帶狀線);第八層:信號布線層(帶狀線);第九層:地線層;第十層:信號布線層(微帶傳輸線)。十層板(布局1)第四十二頁,共99頁。第一層:(元件面)信號布線層(微帶傳輸線)第二層:地線層第三層:信號布線層(帶狀線):第四層:電源層;第五層:信號布線層(帶狀線);第六層:地線層;第七層:電源層;第八層:信號布線層(帶狀線);第九層:地線層;第十層:信號布線層(微帶傳輸線)。十層板(布局2)第四十三頁,共99頁。好第四十四頁,共99頁。
20—H原則20H值一般為3mm
電源平面相對于其回流地平面內(nèi)縮后可以有效抑制“邊緣輻射”問題,
電源層電源層第四十五頁,共99頁。
20—H原則的應用第四十六頁,共99頁。對于板級工作頻率不小于50MHz的單板,若第2層與倒數(shù)第2層為布線層,則TOP、BOTTO層應鋪接地銅箔
關鍵信號線一般都是強輻射或極其敏感的信號線,靠近地平面布線能夠使其信號回路面積最小
第四十七頁,共99頁。電源平面與地平面相鄰,可以有效地減小電源電流的回路面
(a)好的回流;(b)差的回流
第四十八頁,共99頁。第四十九頁,共99頁。7.6電磁干擾診斷技術一、診斷方法干擾三要素假設法根據(jù)對電磁干擾現(xiàn)象的研究分析判斷提出電磁干擾源、傳輸耦合途徑、接受器(簡稱干擾三要素)假設對其進行診斷。干擾響應進推法從產(chǎn)生干擾響應的裝置開始,以輻射方式對同它有聯(lián)系的設備和系統(tǒng)由近到遠地進推檢查和診斷。相關普查法利用干擾三要素之間特殊內(nèi)在聯(lián)系和干擾源與接受器之間的相關性,對電磁干擾源普遍進行檢查和診斷。第五十頁,共99頁。模擬法模擬電磁干擾源、傳輸耦合途徑和接受器使電磁干擾現(xiàn)象再現(xiàn)或變化,從而作出診斷結論。替代法用相類似的系統(tǒng)、設備、電纜、組件插件、元器件等替代被懷疑的診斷對象,以確定干擾源、傳輸耦合途徑和接受器;或者用相類似的干擾源、傳輸耦合途徑、接受器和電磁環(huán)境替代,使電磁干擾現(xiàn)象再現(xiàn)、變化或消失,以獲得診斷結論。依次排除(確認)法采用分區(qū)停(通)電法,依次排除(確認)電磁干擾現(xiàn)象,從而作出診斷結論。第五十一頁,共99頁。二、診斷手段自診不依賴儀器儀表或?qū)嶒炇以O備進行電磁干擾診斷?;ピ\利用現(xiàn)有系統(tǒng)、分系統(tǒng)、設備相互診斷。例如利用靈敏電子設備診斷電氣裝置產(chǎn)生的電磁干擾,利用接收系統(tǒng)診斷本地發(fā)射機輻射干擾等。儀表診斷主要是借助儀器儀表或?qū)嶒炇以O備對電磁干擾進行診斷。通用儀器儀表和實驗室設備以及電磁干擾測試系統(tǒng)均可用于電磁干擾診斷。第五十二頁,共99頁。(1)正確選擇判斷診斷界面是實施電磁干擾診斷有效性的保證。診斷界面應滿足以下要求:a.應能最大限度地顯現(xiàn)出電磁干擾特性;b.應使其上的傳感、檢測裝置不改變被診斷對象的接口特性;c.不應對原有電磁場結構產(chǎn)生影響,以免造成診斷失誤和失真。(2)用于診斷的儀器、儀表和實驗室設備以及電源導線電纜等,不應引入新的電磁干擾。(3)測試儀器、儀表和實驗室設備應滿足診斷要求,能正確反映電磁干擾特性。第五十三頁,共99頁。計算機仿真法
采用計算機和軟件對電磁干擾進行分析判斷。該方法亦可用于電磁干擾診斷結果評估。(1)建立系統(tǒng)、分系統(tǒng)、設備和電路的電磁干擾診斷數(shù)學模型,使之含有必要的電磁干擾源、傳輸耦合途徑和接受器以及敏感度門限或判斷指標等。(2)根據(jù)數(shù)學模型編制電磁干擾診斷軟件。必要時復雜系統(tǒng)電磁干擾診斷軟件可采用數(shù)據(jù)庫技術并可智能化。(3)診斷開始輸入計算機的頻域、空域、時域和電平等數(shù)據(jù)具有高逼真性。第五十四頁,共99頁。診斷、排除電磁干擾故障問題的最基本的思路去掉最貴或最不好實現(xiàn)的措施仍合格第五十五頁,共99頁。第五十六頁,共99頁。第五十七頁,共99頁。第五十八頁,共99頁。第五十九頁,共99頁。第六十頁,共99頁。第六十一頁,共99頁。第六十二頁,共99頁。第六十三頁,共99頁。第六十四頁,共99頁。第六十五頁,共99頁。第六十六頁,共99頁。第六十七頁,共99頁。第六十八頁,共99頁。三、系統(tǒng)電磁干擾診斷
系統(tǒng)電磁干擾診斷包括系統(tǒng)之間、系統(tǒng)內(nèi)部、系統(tǒng)與設備之間、設備與設備之間的診斷。通信系統(tǒng)
通信系統(tǒng)電磁干擾診斷包括外部和內(nèi)部通信系統(tǒng),無線和有線通信系統(tǒng)。(1)發(fā)射分系統(tǒng)a.檢查頻率管理和頻域設計有效性;b.檢查天線位置、設備配置和電纜布局等空域設計有效性;c.檢查時間管理和時域設計有效性;d.檢查功率管理和電平設計有效性;e.檢查電纜、機箱等有無信號泄露;f.檢查濾波措施有效性;g.檢查接地措施有效性;h.檢查電磁兼容性指標是否滿足要求;i.檢查附近金屬物體是否有非線性產(chǎn)物二次發(fā)射。
第六十九頁,共99頁。(2)接收分系統(tǒng)a.通信系統(tǒng)出現(xiàn)干擾時,首先檢查天線系統(tǒng),繼而檢查地線系統(tǒng)、互連線、電源線、機殼等以輻射和傳導進入的同頻、鄰道、諧波、寄生、亂慎、互調(diào)、交調(diào)、帶內(nèi)和帶外干擾;b.收發(fā)共站址發(fā)射機發(fā)射,通常是造成通信系統(tǒng)電磁干擾的重要原因,附近的移動電話、發(fā)射臺等也可能對通信系統(tǒng)造成干擾;c.若干擾不是從天線、地線、電源線、控制線、互連線進入的,則檢查天線至接收機輸入端之間的有源設備及器件是否產(chǎn)生非線性產(chǎn)物干擾;d.經(jīng)常出現(xiàn)的電磁干擾可能是電氣設備產(chǎn)生的,例如發(fā)電機、配電、開關電器、點火系統(tǒng)、電焊機等等;e.發(fā)射系統(tǒng)產(chǎn)生電磁干擾且采用濾波器仍無效時,應檢查發(fā)射天線以及天線周圍金屬構件連接處銹蝕生成非線性金屬氧化物。f.出現(xiàn)不穩(wěn)定的電磁干擾現(xiàn)象,應考慮這一現(xiàn)象可能是由于電纜、電連接器、搭接、接地、屏蔽、濾波器等接觸不良造成的;第七十頁,共99頁。g.接收系統(tǒng)采用濾波器仍無效時,應考慮地電位、地電流是否產(chǎn)生干擾;h.接收系統(tǒng)采用屏蔽措施仍無效時,應考慮接地是否適當或采用的接地系統(tǒng)是否合適;i.當采取接地和搭接措施后仍無效時,應考慮接地電阻是否太大或接地點選擇是否適當;j.若采取屏蔽、濾波、接地措施后仍無效果,則檢查地環(huán)流干擾;k.檢查防止干擾的匿影裝置和防雷達濾波器的有效性;l.計算機通信系統(tǒng)及含有數(shù)據(jù)處理設備和計算機的通信系統(tǒng)的診斷m.通信系統(tǒng)中的控制分系統(tǒng)和電氣分系統(tǒng)的診斷;n.檢查自然界大地電磁干擾,例如地磁場、地電場、雷電、太陽和宇宙等干擾;o.檢查雷達、導航、廣播電視等干擾;p.檢查周圍環(huán)境電氣設備、車輛和內(nèi)燃機電點火設備等干擾;q.檢查天線分系統(tǒng)周圍環(huán)境有無無源干擾。第七十一頁,共99頁。雷達系統(tǒng)a.檢查頻率管理、頻率、調(diào)制、功率、天線型式等是否符合電磁兼容性要求;b.檢查雷達天線、通信天線等是否彼此互相耦;c.檢查雷達接收系統(tǒng)輸入波導或電纜是否感應耦合存在于周圍的干擾電磁場,例如其他雷達發(fā)射機和通信發(fā)射機產(chǎn)生的強電磁場;d.檢查雷達接收天線是否接收有多徑反射信號;e.檢查雷達天線系統(tǒng)及其周圍金屬物體是否存在非線性金屬氧化物產(chǎn)生的二次發(fā)射;f.檢查雷達能量吸收裝置和吸波材料是否有效以及它們消除反射與多徑的效能如何;g.檢查平臺統(tǒng)一觸發(fā)裝置和匿影裝置的有效性;h.雷達系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)處理與計算機分系統(tǒng)的診斷;i.雷達系統(tǒng)中的控制分系統(tǒng)和電氣分系統(tǒng)的診斷。第七十二頁,共99頁。數(shù)據(jù)處理與計算機系統(tǒng)a.電源干擾是數(shù)據(jù)處理與計算機系統(tǒng)常見的重要干擾,如配電和公共電網(wǎng)上的瞬變脈沖干擾;b.計算機系統(tǒng)因公共電源線上其他設備接通(關斷)電源而出現(xiàn)故障時,應檢查外接電源線進入機殼處是否裝有電源濾波器以及其濾波特性是否符合要求;c.在雷達、通信發(fā)射強電磁場環(huán)境中工作的數(shù)據(jù)處理與計算機系統(tǒng)發(fā)生故障時,應檢查采取的屏蔽措施是否有效;d.檢查接地系統(tǒng)是否有效,如單點接地系統(tǒng)有時抗射頻干擾較差;e.布線不合理,導線過長或環(huán)流面積過大均可能是產(chǎn)生電磁干擾的原因;f.檢查輸入端、輸出端電磁兼容性接口要求與特性是否符合要求;g.檢查隔離措施有效性,如檢查光耦合和光隔離裝置是否有效;h.檢查工作場所是否存在靜電干擾,如靜電放電可能使計算機出現(xiàn)故障;第七十三頁,共99頁。電子戰(zhàn)系統(tǒng)a.雷達、通信偵察測量系統(tǒng)及干擾對抗系統(tǒng)的診斷;b.聲吶對抗系統(tǒng)的診斷;c.紅外對抗系統(tǒng)的診斷;d.電子戰(zhàn)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)處理與計算機系統(tǒng)的診斷;e.電子戰(zhàn)系統(tǒng)中的控制分系統(tǒng)和電氣分系統(tǒng)的診斷;f.金屬箔條、誘餌彈等發(fā)射系統(tǒng)的診斷。第七十四頁,共99頁。導航系統(tǒng)a.導航誤差常與周圍環(huán)境無源干擾有關,例如高壓線、工礦廠房、電視發(fā)射臺、移動車輛等;b.移動電話、臨時性發(fā)射臺和未經(jīng)審批使用的發(fā)射頻率,常造成嚴重干擾;c.便攜式電子設備在導航系統(tǒng)附近工作時,可能造成電磁干擾;d.導航系統(tǒng)對地線干擾十分敏感,例如接地線太長、接地點銹蝕油污等導致接地電阻增大,會使電磁干擾增大;e.空間電磁信號可能造成干擾;f.導航系統(tǒng)對機械振動、聲音振動引起的電磁干擾十分敏感,例如座艙振動、機箱振動和電纜晃動會在無線電羅盤接收機中增大噪聲使無線電高度表指針擺動。
第七十五頁,共99頁。聲吶系統(tǒng)a.聲吶系統(tǒng)出現(xiàn)電磁干擾時,首先檢查電氣系統(tǒng),因為電氣系統(tǒng)是最常見的干擾源,例如開關電源、可控硅電源、電源調(diào)整裝置、可控硅勵磁調(diào)速器、斬波器、逆變器、變流機、電動機、發(fā)電機等電機電器;b.檢查聲吶系統(tǒng)前置放大器機柜附近的電磁環(huán)境是否存在輻射和傳導電磁干擾源和干擾耦合途徑,檢查前置放大器屏蔽、濾波和接地裝置有效性;c.檢查聲吶系統(tǒng)導線電纜布局是否存在電磁干擾耦合,靈敏裝置是否存在音頻信號耦合;d.檢查聲吶系統(tǒng)是否存在可能造成干擾的地環(huán)流干擾;e.檢查本機(艦)噪聲、混響和海洋噪聲是否造成干擾;f.檢查聲吶系統(tǒng)是否存在聲響信號源泄漏,是否存在對其他系統(tǒng)設備可能造成干擾的信號泄漏;g.聲吶系統(tǒng)中數(shù)據(jù)處理與計算機分系統(tǒng)的診斷。第七十六頁,共99頁。紅外系統(tǒng)a.紅外系統(tǒng)出現(xiàn)電磁干擾時,首先檢查傳感器到信號處理器的電纜是否感應耦合了電磁干擾;b.強電磁場輻射,例如雷達、通信等可能產(chǎn)生干擾;c.紅外系統(tǒng)導線電纜布局不合理,可能感應耦合電磁干擾;d.檢查紅外系統(tǒng)屏蔽、濾波、接地有效性;e.檢查紅外系統(tǒng)電磁環(huán)境、干擾源和干擾耦合;f.檢查紅外系統(tǒng)中電機和伺服指示器是否產(chǎn)生輻射和傳導干擾;g.檢查紅外系統(tǒng)中電源和電流變換器等是否產(chǎn)生輻射和傳導干擾;h.紅外系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)處理與計算機分系統(tǒng)的診斷。第七十七頁,共99頁??刂葡到y(tǒng)a.檢查系統(tǒng)總體電磁兼容性設計是否全面、合理,或檢查電磁干擾控制系統(tǒng)是否完善均衡;b.檢查在電磁兼容性界面及其特性是否存在缺陷;c.檢查指標是否偏高或偏低,例如自動控制靈敏度太高,或本地(本機)噪聲電平太高等;d.檢查非線性裝置產(chǎn)生的非線性干擾強度是否太大;e.檢查是否需要重新布局和設置,例如各組成設備位置重新安排、電纜重新布局敷設、傳感器調(diào)換到最佳位置等;f.檢查電磁干擾由何種裝置引入,是由信號檢測裝置、控制器,還是由執(zhí)行機構;g.檢查電源線、互連線、地線等是否引入電磁干擾;h.檢查電磁環(huán)境,例如周圍產(chǎn)生的強電磁場是否引起干擾;i.檢查有無共模和差模干擾;j.檢查有無接地環(huán)流干擾;k.檢查屏蔽、濾波、接地的有效性;l.檢查機械和聲音振動是否引起干擾。第七十八頁,共99頁。電氣系統(tǒng)a.檢查電氣系統(tǒng)濾波是否有效;b.檢查電氣系統(tǒng)屏蔽裝置是否有效;c.檢查電氣系統(tǒng)接地和搭接是否有效,接地系統(tǒng)是否滿足電磁兼容性要求;d.檢查電氣設備布置是否合理,布線是否滿足電磁兼容性要求;e.檢查負載切換時是否引起瞬變干擾;f.檢查有無共模和差模干擾;g.檢查有無地電流干擾;h.檢查電氣系統(tǒng)輻射干擾是否超標;i.檢查電氣系統(tǒng)傳導干擾是否超標;j.檢查靈敏裝置、低工作電壓(電流)和低壓裝置是否可能產(chǎn)生誤動作;k.檢查有無強射頻干擾。第七十九頁,共99頁。武器系統(tǒng)武器系統(tǒng)中的電爆裝置,應做下述易爆危險檢查:a.檢查通信、雷達和其他電子設備產(chǎn)生的強電磁場強是否超過標準允許值;b.檢查同電爆裝置相連接的導線、電纜和金屬構件上的感應電壓(電流)是否超過標準允許值;c.檢查安裝布局是否合理,電爆裝置是否處在危險的電磁環(huán)境中;d.檢查武器系統(tǒng)是否存在因錯誤接線危及電爆裝置安全的可能性;e.檢查電爆系統(tǒng)屏蔽、濾波、接地和搭接是否有效,電爆管阻值檢查是否正常;f.檢查電爆裝置有無可能發(fā)生靜電積累和漏電危險。第八十頁,共99頁。燃油系統(tǒng)燃油系統(tǒng)應對存在易揮發(fā)性燃油、易燃氣體的場所進行易燃危險檢查。a.檢查通信、雷達和其他電子設備產(chǎn)生的強電磁場是否超出標準允許值;b.檢查易燃系統(tǒng)射頻感應電壓是否可能達到放電打火電平;c.檢查傳導干擾電壓是否可能達到打火電平;d.檢查電源有否短路、漏電打火可能性;e.檢查可能產(chǎn)生靜電積累的部位有無放電危險;f.檢查有無可能產(chǎn)生危險的雷電感應部位;g.檢查屏蔽、濾波、接地和搭接的有效性;h.檢查有無大電流或過載導線穿過危險區(qū)域而產(chǎn)生過熱效應;i.檢查通信、雷達等是否干擾燃油測量系統(tǒng)而引起油量誤指示。
第八十一頁,共99頁。人員對有輻射危險的人員活動區(qū)域或場所應進行輻射危險診斷。a.檢測人員活動區(qū)域通信、雷達和其他電子設備產(chǎn)生的強電磁場強是否超過允許極限值;b.在作業(yè)人員可能觸及的金屬物體上是否感應有可致射頻灼傷的危險感應電壓;c.檢查發(fā)射天線、強射頻源、激光器、X射線裝置、電磁灶等布局是否合理,有無輻射危險;d.檢查發(fā)射天線副瓣、旁瓣、后瓣和強射頻源泄漏是否有輻射危險;e.檢查防射頻危害的屏蔽、接地、搭接和濾波吸收等措施是否有效;f.檢查防輻射危險警告裝置和預防等措施是否可靠有效;g.檢查防輻射危險警告裝置和預防等措施是否可靠有效;h.檢查人員生活、居住和活動區(qū)域的電磁場是否符合規(guī)定,對于因有反應而產(chǎn)生懷疑的區(qū)域應及時檢測。第八十二頁,共99頁。識別系統(tǒng)按相應條款進行診斷;遙測系統(tǒng)按相應條款進行診斷;氣象系統(tǒng)按相應條款進行診斷訓練模擬系統(tǒng)按相應條款進行診斷。
第八十三頁,共99頁。四、設備電磁干擾診斷本節(jié)僅給出對典型設備的診斷。未列舉設備可參照類似設備進行診斷。接收機接收機電磁干擾診斷適用于接收機、放大器、變頻器、共用器、預選器和射頻裝置等。(1)敏感性診斷接收機類最重要的屬性是電磁干擾接收響應。接收機類受到電磁干擾時,可進行如下檢查:a.電磁干擾從何處進入,是從天線、天線饋線,還是從信號線進入;b.天線座、天線饋線、信號線的接地不滿足要求時,電磁干擾危害增大;c.輸入電路、器件的非線性會使接收機、放大器等在強電磁干擾作用下呈現(xiàn)嚴重的非線性產(chǎn)物干擾;d.電源線是電磁干擾的重要耦合途徑,檢查進入接收機、放大器等機箱入口處是否裝有濾波器,并檢查其是否有效;e.檢查控制線、互連線是否引入電磁干擾;f.接收機、放大器等的電源部分通常是重要的電磁干擾源;g.檢查采用金屬或金屬化屏蔽機殼有效性;第八十四頁,共99頁。h.檢查導線電纜和器件布局配置是否合理,接地搭接是否滿足要求,接插件接觸是否良好,濾波措施是否得當有效等;i.檢查設備輸入和輸出端電磁兼容性界面要求特性是否合理;j.檢查有否自激和寄生振蕩干擾;k.檢查設備電磁干擾特性是否符合要求。(2)干擾源診斷接收機、放大器等是電磁干擾源時,可能干擾其他電子設備正常工作。a.帶有天線的接收機通過接收天線反向輻射干擾,可能對電子系統(tǒng)和設備產(chǎn)生電磁干擾;b.接收機、放大器等本振、信號源、自激振蕩等可能沿信號線、電源線、控制線、互連線等傳導和通過機殼孔縫輻射,成為電子設備的電磁干擾源;c.屏蔽、濾波和接地措施不完善,可能造成信號泄漏和散發(fā)電磁干擾;d.布局不當可能同其他電子設備相互耦合或成為電磁干擾耦合途徑;e.電磁干擾特性不符合要求時,可能對其他電子設備造成干擾。第八十五頁,共99頁。發(fā)射機發(fā)射機電磁干擾診斷適用于對發(fā)射機、信號源、振蕩設備等進行診斷。(1)電磁發(fā)射診斷a.發(fā)射機產(chǎn)生的有用和無用的信號發(fā)射,均可能是干擾電子系統(tǒng)設備的電磁干擾源,例如基波輻射、帶外輻射,如諧波、寄生、互調(diào)和寬帶噪聲等;b.檢查發(fā)射機在“待發(fā)”狀態(tài)、預熱狀態(tài)等不發(fā)射狀態(tài)時,有無帶內(nèi)噪聲和帶外噪聲發(fā)射;c.檢查機箱有無電磁輻射;d.檢查沿電源線、控制線、互連線和地線有無傳導發(fā)射和輻射;e.檢查設備輸入和輸出端非線性器件和銹蝕產(chǎn)生的非線性產(chǎn)物干擾;f.當采用濾波器仍無效時,應檢查由金屬構件連接處銹蝕引發(fā)的非線性產(chǎn)物干擾;g.接地系統(tǒng)可能輻射電磁信號干擾電子設備;h.屏蔽無效或不連續(xù)會使輻射干擾加?。坏诎耸?,共99頁。i.接地與搭接無效或不良會使傳導和輻射干擾增強;j.接觸不良和接插件銹蝕等會使電磁干擾加劇和干擾帶寬增大;k.多部設備之間可能相互耦合或成為電磁干擾耦合途徑;l.設備電磁干擾特性不符合標準要求時,可能成為電磁干擾源。(2)敏感性診斷a.發(fā)射天線處在相同工作頻段的強電磁場中時,發(fā)射機將受到電磁干擾,例如相同頻段的多部發(fā)射天線彼此靠近時會發(fā)生“功率倒灌”現(xiàn)象,發(fā)射機會失調(diào)和產(chǎn)生互調(diào)產(chǎn)物干擾二次輻射成為新的電磁干擾源;b.上述電磁干擾現(xiàn)象亦可能在鄰近頻段或相距甚遠的發(fā)射機中發(fā)生,例如高次諧波或非整數(shù)倍諧波等產(chǎn)生的功率倒灌,使發(fā)射機產(chǎn)生新的干擾源;c.相互靠近的設備可能會發(fā)生相互耦合,使設備增加新干擾源,例如信號源之間的耦合會產(chǎn)生頻率微變和互調(diào)產(chǎn)物干擾。
第八十七頁,共99頁。導線、電纜和波導a.檢查導線、電纜和波導兩端點有無銹蝕、松動,是否牢固可靠;b.檢查波導管法蘭接頭是否接觸緊密、牢固可靠,有無松動、銹蝕,檢查軟波導是否斷裂;c.檢查屏蔽電纜是否完整無損,電纜屏蔽套與電連接器外金屬殼體是否牢固緊密連接,有無銹蝕、脫落、松動;d.檢查導線、電纜是否搖擺晃動和抖動;e.檢查接地是否滿足電磁兼容要求;f.檢查導線、電纜和波導有無輻射電磁場;g.檢查長電纜外屏蔽套上的電磁干擾感應電壓。天饋設備天饋設備包括天線開關、調(diào)諧、匹配裝置等。a.檢查有源裝置是否為電磁干擾源;b.檢查與外界相關的電源線、控制線是否引入電磁干擾;c.參照7.2.3中的相應條款進行診斷。
第八十八頁,共99頁。數(shù)據(jù)處理設備與計算機(1)敏感性診斷a.檢查器件內(nèi)部是否會產(chǎn)生電磁干擾感應耦合;b.檢查同輸入與輸出電路相連結的電纜和電連接器在機殼外是否會產(chǎn)生電磁干擾感應耦合;c.檢查模塊內(nèi)地電流是否進入系統(tǒng)接地電路產(chǎn)生電磁干擾;d.檢查模塊去耦電容有效性;e.檢查雷達、通信等發(fā)射機產(chǎn)生的強電磁場是否從機殼孔縫進入設備內(nèi)部而造成干擾;f.檢查從信號線、電源線、控制線、地線等由雷達、通信等輻射耦合進入內(nèi)部的電磁干擾;g.檢查有無從公共電網(wǎng)電源線進入的電磁干擾,例如發(fā)電、配電和變換裝置產(chǎn)生的電磁干擾以及設備間相互交叉干擾;h.檢查電源負載切換能否產(chǎn)生電源瞬變脈沖干擾,例如從電源線和地線進入的瞬變脈沖干擾;第八十九頁,共99頁。i.檢查有無開關電源、可控硅電源等電磁干擾嚴重的設備;j.檢查靜電干擾,例如機房、工作臺、衣物等靜電干擾;k.檢查雷電干擾;l.檢查地線是否滿足要求。(2)電磁發(fā)射診斷a.主時鐘中央處理器,存儲器和接口,外圍設備等均可能是電磁干擾源;b.檢查數(shù)據(jù)處理設備和計算機屏蔽是否有效,是否有輻射干擾;c.檢查濾波措施是否有效,例如在a.條中可能的電磁干擾源可能沿電源線、信號線、控制線、地線等傳導耦合;d.檢查互連線是否合理,各設備之間布線不合理可能是潛在電磁干擾源;e.檢查接地是否滿足要求;f.檢查電源干擾。第九十頁,共99頁。電源(1)共用電網(wǎng)a.檢查電源基頻和諧波干擾;b.檢查電源瞬變干擾;c.檢查共用電網(wǎng)上其他用電設備產(chǎn)生的干擾沿公共電網(wǎng)彼此交叉干擾;d.檢查供電配電、調(diào)整裝置產(chǎn)生的非線性干擾;e.檢查電源線感應耦合外界電磁環(huán)境的電磁干擾;f.檢查共用蓄電池時,可能引起的干擾;g.檢查三相不平衡引起的干擾。(2)電源部件a.檢查設備中電源部件產(chǎn)生的輻射與傳導干擾;b.檢查電源部件是否正確地采用了濾波裝置;c.檢查可控硅電源、開關電源產(chǎn)生的電磁干擾;d.檢查線性穩(wěn)壓器產(chǎn)生的電路干擾;e.檢查變壓器是否產(chǎn)生電磁干擾;f.檢查逆變、變流、變頻產(chǎn)生的干擾。第九十一頁,共99頁。(3)電源機柜a.檢查電源機柜輻射干擾;b.檢查電源機柜輸入線和輸出線的傳導電磁干擾;c.檢查電源機柜屏蔽、濾波和接地有效性;d.檢查電源機柜中非線性元器件的工作狀態(tài);e.檢查電源機柜出入口處是否采取了有效的濾波措施。電機和電氣設備(1)發(fā)電(電站)和供配電(電網(wǎng))系統(tǒng)如交、直流發(fā)電機,換向器,配電中的變壓器、繼電器、開關和負載切換,直流電源中的整流、調(diào)整等均是重要的電磁干擾源。(2)電力拖動機械如電動絞車、絞盤、水泵、油泵、壓縮機、通風機等均可能是電磁干擾源。(3)電力推進系統(tǒng)可能產(chǎn)生電磁干擾(4)電氣照明裝置可能是電磁干擾源第九十二頁,共99頁。(5)檢查電機是否是電磁干擾源產(chǎn)生嚴重的傳導干擾和輻射干擾的電機主要有:a.直流電動機發(fā)電機;b.
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