舰载电子设备电磁兼容分析与研究

舰载电子设备电磁兼容分析与研究
作者：奚冠巍董梅
来源：《硅谷》2013年第07期
摘要随着科技的进步，舰载电子设备设计越来越复杂，集成性也越来越高，设备内部的电磁环境十分复杂，电磁兼容设计问题越来越受到重视，它不仅关系到舰载电子设备的性能，也直接影响到设备的使用寿命。

因此，电磁干扰成为了电子设备使用中的一个严重弊端，为了抑制电磁干扰，必须要做好电子设备的电磁兼容设计，对此，本文分析舰载电子设备电磁兼容设计的方法，旨在为有关工作提供参考。

关键词电子设备；电磁干扰；兼容设计
中图分类号：TN03 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2013）041-067-01
电磁干扰是影响电子设备使用效率的重要因素，尤其舰载大型电子设备，其应用环境复杂，抗干扰性能要求较高。

因此，要根据舰载电子设备的工作环境，分析电磁干扰因素，寻求有效地电磁兼容技术，抑制电磁干扰，提高舰载电子设备的抗干扰能力。

1 电磁干扰的产生因素
现代的电子设备中，多数设备的电磁功率都很高，例如，一些通讯设备和雷达设备，这些设备都属于高频设备，而且普遍都具有很高的电磁辐射，一方面，这些设备容易受到其他设备的电磁干扰，另一方面，这些设备也很容易对其他设备造成电磁干扰。

尤其，一些大型的舰载电子设备受到的电磁干扰也很严重，这些设备的机柜是将众多电子设备集于一体，所以机柜中的电磁功率很强，在设备使用的过程中很容易产生电磁干扰。

电磁干扰的产生因素有很多，高频设备以及电磁辐射强的设备运作时需要通过电缆来传输信号，在此过程中就会产生电磁干扰，并且，高频设备以及电磁辐射强的设备有时还会发生电源电磁耦合、波导电磁泄露等现象，这也是产生电磁干扰的常见原因。

舰载电子设备机柜，其内部设备较多，电磁环境复杂，再加上电缆带来的辐射以及电源电磁耦合造成的辐射，很容易使机柜中的电子设备受到电磁干扰，因此为避免受到外部干扰而出现数据失真、断链，监控失效，舰载电子设备机柜必须进行电磁兼容设计，以满足舰艇用要求。

2 电磁干扰的抑制方法
电子兼容设计是抑制电子设备电磁干扰的主要方式，在电磁兼容设计中，需要考虑设备的整体结构、电路、电源、机柜、输入信号、输出信号等各个方面，只有保证设备的每个部分都具有良好的电磁兼容性，才能全面抑制电磁干扰，在此，笔者通过接地设计、屏蔽设计、滤波设计三个方面来介绍电子设备电磁兼容设计。

2.1 信号接地
接地好坏与否直接与电磁干扰密切相关，合适的接地方式是提高电子设备机柜电磁兼容的重要手段，可以减少设备发出的噪音、抑制电磁干扰，而接地方式不良则会引入或放大电磁干扰，恶化设备的电磁环境。

众所周知，在电子设备的安全接地系统中，为了保障人员安全，必须要将机柜外壳与大地连接，而为了更好的起到抑制电磁干扰的作用，还需要对电子设备的信号电路进行接地设计。

电子设备信号电路的接地方式有单点接地和多点接地，单点接地是将设备的信号电路集于一点，然后将该点连接到安全接地系统，这种接地方式的优势是简单便捷，缺点就在于成本较高。

多点接地是将设备的每个信号电路分别与最近的安全接地线路进行连接，多点接地的优点是可以避免电路耦合，缺点是对接地效果的要求较高，各点都必须连接良好。

单点接地和多点接地都具有一定的缺点，因此，在实际设计中，要将单点接地和多点接地相互结合，设备中的低频部分选用单点接地，高频部分采取多点接地。

2.2 屏蔽设计
屏蔽设计可以有效的增强电子设备电磁兼容性，抑制空间传播的电磁干扰，通过屏蔽设计，可以防止电子设备中的电磁辐射向外传输，同时还可以防止外部电磁辐射对电子设备产生干扰。

屏蔽设计的方式主要有电场屏蔽、磁场屏蔽、电磁场屏蔽。

在电场屏蔽设计中，可以采取以下三种方法：1）适当加大电磁干扰源与被干扰设备之间的距离。

2）使电子设备尽量与地面贴近。

3）在电磁干扰源与被干扰设备之间设置金属屏蔽。

磁场屏蔽的设计可以参照以下六个方面：1）屏蔽体要使磁导性能好的材料，避免屏蔽体发生磁饱和。

2）屏蔽体与被屏蔽设备之间要留有间隙，避免发生磁短路。

3）屏蔽体的厚度要适当。

4）如果单层屏蔽体无法有效的起到屏蔽作用，可以使用多层屏蔽体。

5）屏蔽体在使用前要采取退火处理。

6）屏蔽体要接地，避免电场感应的产生。

电磁场屏蔽设计就是要阻断电磁场的传播，通过屏蔽体来吸收、反射电磁波，与磁场屏蔽设计相比，电磁场屏蔽的设计不用考虑屏蔽体的厚度。

2.3 滤波设计
滤波设计能够有效抑制电子设备以及电网的传导干扰，目前，滤波设计中主要采用EMI 滤波器，电源频率可以通过EMI滤波器，而高频噪声无法通过EMI滤波器，这样一来，就可以抑制电磁干扰。

在滤波设计中，EMI滤波器要设置在电子设备与电源线之间，并且要使电子设备的外壳与滤波器外壳固定紧密，如果电子设备的外壳与滤波器的外壳固定不紧密，就会加强接触电阻，使滤波效果下降。

另外，为了防止滤波器的导线发生耦合，具体设计中，可以将滤波器设置在电子设备进线处。

在选择滤波器时，应该遵循以下五方面原则：1）严格对滤波器实施插入损耗检验。

2）要分析滤波器电源的输入、输出阻抗，确保滤波器具有良好的稳定性。

3）要尽量选用可以抑制谐振的滤波器。

4）要保证滤波器与电源阻抗互相匹配。

5）所选用的滤波器要可以承受高压。

3 总结
随着科学技术的不断发展，电子设备的数量和性能逐渐增加，这使得舰艇内部及周围的电磁环境变得十分复杂，使得舰载电子设备电磁兼容设计显得尤为重要。

尤其是舰载电子设备机柜，其抗电磁干扰等性能直接关系到舰船指挥、控制系统的安全。

因此，需要分析舰载电子设备的工作环境以及电磁干扰产生因素，采用接地、屏蔽、滤波等抑制电磁干扰的方法进行电磁兼容设计，以提高舰船电子设备的性能。

参考文献
[1]张彬，黄振军，王晓武，等.舰船动力系统显控台电磁兼容性设计[J].柴油机，2007，29（5）：7-9.
[2]王成霞.电子设备的电磁兼容[J].科技信息，2008（09）.
[3]董彦涛.电子设备电缆布线的电磁兼容设计[J].声学与电子工程，2010（02）.
[4]张秋菊，杜江.电子设备电磁兼容性分析与设计[J].光电技术应用，2011（03）.。