電磁兼容性設(shè)計(jì)

1、,工程碩士學(xué)位論文開(kāi)題報(bào)告,,雷達(dá)導(dǎo)引頭電磁兼容性設(shè)計(jì)與預(yù)計(jì),物理電子學(xué)院,,課題來(lái)源,本論文的課題來(lái)源是我廠十二五期間立項(xiàng)的某型反艦導(dǎo)彈雷達(dá)導(dǎo)引頭的子課題，是貫穿導(dǎo)引頭整個(gè)研制周期的重要設(shè)計(jì)和驗(yàn)證內(nèi)容。,雷達(dá)導(dǎo)引頭電磁兼容性設(shè)計(jì)與預(yù)計(jì),物理電子學(xué)院,,背 景,自從無(wú)線電通信和電報(bào)通信問(wèn)世以來(lái)，人們就知道電火花能產(chǎn)生頻譜分量很豐富的電磁波。1889年，英國(guó)郵電部門研究了通信中的干擾問(wèn)題，使電磁干擾技術(shù)研究開(kāi)始走向商業(yè)化和產(chǎn)業(yè)化。隨后數(shù)十

2、年內(nèi)，相關(guān)世界組織、許多國(guó)家的政府及軍隊(duì)都出臺(tái)了許多規(guī)定和規(guī)范，例如歐洲的CE指令、美國(guó)FCC聯(lián)邦法規(guī)都有相應(yīng)的電磁兼容性要求。第二次世界大戰(zhàn)期間，隨著電子設(shè)備的增加，電磁干擾問(wèn)題開(kāi)始大量出現(xiàn)。此后也不斷出現(xiàn)由于電磁兼容問(wèn)題導(dǎo)致的重大故障或事故。,雷達(dá)導(dǎo)引頭電磁兼容性設(shè)計(jì)與預(yù)計(jì),物理電子學(xué)院,,1982年英國(guó)與阿根廷的馬島戰(zhàn)爭(zhēng)中，謝菲爾德號(hào)被飛魚(yú)導(dǎo)彈擊沉。為避免警戒系統(tǒng)干擾指揮通信，警戒系統(tǒng)被關(guān)閉，而此時(shí)，阿根廷剛好發(fā)射了飛魚(yú)導(dǎo)彈。,雷

3、達(dá)導(dǎo)引頭電磁兼容性設(shè)計(jì)與預(yù)計(jì),背 景,1967年美國(guó)一艘弗萊斯特級(jí)航母由于甲板上一架殲擊機(jī)搜索雷達(dá)上一個(gè)屏蔽連接器屏兩端觸片產(chǎn)生的射頻電壓導(dǎo)致一枚導(dǎo)彈誤發(fā)射。,物理電子學(xué)院,,反艦導(dǎo)彈是海戰(zhàn)中核心的武器裝備和作戰(zhàn)手段，具備精確制導(dǎo)能力的現(xiàn)代反艦導(dǎo)彈已廣泛裝備各國(guó)海軍。導(dǎo)引頭作為反艦導(dǎo)彈的關(guān)鍵分系統(tǒng)，對(duì)導(dǎo)彈的命中概率和精度都有著重要影響。,雷達(dá)導(dǎo)引頭電磁兼容性設(shè)計(jì)與預(yù)計(jì),俄羅斯“白蛉”超聲速反艦導(dǎo)彈,背 景,物理電子學(xué)院,,雷達(dá)導(dǎo)引頭電

4、磁兼容性設(shè)計(jì)與預(yù)計(jì),現(xiàn)代導(dǎo)引頭表現(xiàn)出以下特點(diǎn)：電子線路類型多信號(hào)形式復(fù)雜各類信號(hào)覆蓋的頻譜寬與彈上設(shè)備接口復(fù)雜布局緊湊,背 景,物理電子學(xué)院,,以往電磁兼容性設(shè)計(jì)多集中在工程研制階段中后期，電磁兼容設(shè)計(jì)規(guī)劃也落后于導(dǎo)引頭整體設(shè)計(jì)進(jìn)程。,雷達(dá)導(dǎo)引頭電磁兼容性設(shè)計(jì)與預(yù)計(jì),目的和意義,結(jié)合不同研制階段提出設(shè)計(jì)內(nèi)容包含整機(jī)及分機(jī)的設(shè)計(jì)方法和技術(shù)結(jié)合產(chǎn)品實(shí)例,有效管理導(dǎo)引頭電磁兼容性相關(guān)技術(shù)狀態(tài)提高相關(guān)設(shè)計(jì)水平具有積極的意義提高

5、企業(yè)反艦導(dǎo)引頭研制水平提升武器裝備研制保障能力,物理電子學(xué)院,,技術(shù)現(xiàn)狀,1967年～2007年，美軍的MIL-STD-461已經(jīng)歷經(jīng)7代標(biāo)準(zhǔn)；MIL-STD-462也經(jīng)歷了3代標(biāo)準(zhǔn)。1986年～2013年，國(guó)軍標(biāo)GJB151和GJB152也經(jīng)歷了3代標(biāo)準(zhǔn)。,雷達(dá)導(dǎo)引頭電磁兼容性設(shè)計(jì)與預(yù)計(jì),軍工行業(yè)由于其涉及國(guó)家秘密的特殊性，產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)、相關(guān)試驗(yàn)細(xì)節(jié)以及故障排查和解決措施等信息一直處于保密狀態(tài)。近年來(lái)，隨著競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制引入裝備研制領(lǐng)域

6、，各科研院所更加注重對(duì)商業(yè)秘密的保護(hù)，電磁兼容性設(shè)計(jì)技術(shù)也主要依賴于科研單位自身積累。,物理電子學(xué)院,,課題研究?jī)?nèi)容,本課題的具體研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)方面：導(dǎo)引頭電磁兼容性的一般特點(diǎn)；各分機(jī)電磁兼容性的一般特點(diǎn)；電磁兼容性相關(guān)的設(shè)計(jì)方法；電磁兼容性相關(guān)的工藝方法。,雷達(dá)導(dǎo)引頭電磁兼容性設(shè)計(jì)與預(yù)計(jì),物理電子學(xué)院,,課題目標(biāo),依托某導(dǎo)引頭項(xiàng)目，結(jié)合具體型號(hào)任務(wù)提煉、總結(jié)具有一定普適性的導(dǎo)引頭電磁兼容性設(shè)計(jì)方法，并將這套方法實(shí)際應(yīng)用

7、到導(dǎo)引頭產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，通過(guò)專項(xiàng)試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證上述設(shè)計(jì)方法的有效性。,雷達(dá)導(dǎo)引頭電磁兼容性設(shè)計(jì)與預(yù)計(jì),物理電子學(xué)院,,課題的技術(shù)路線,課題的核心技術(shù)路線有兩點(diǎn)：建立導(dǎo)引頭電磁兼容性一般模型、提出具體的設(shè)計(jì)方法和準(zhǔn)則。,雷達(dá)導(dǎo)引頭電磁兼容性設(shè)計(jì)與預(yù)計(jì),基本模型,物理電子學(xué)院,,雷達(dá)導(dǎo)引頭電磁兼容性設(shè)計(jì)與預(yù)計(jì),課題的技術(shù)路線,物理電子學(xué)院,,設(shè)計(jì)方法和準(zhǔn)則,雷達(dá)導(dǎo)引頭電磁兼容性設(shè)計(jì)與預(yù)計(jì),系統(tǒng)電磁兼容性設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容頻率選擇主要信號(hào)頻率或頻帶不

8、應(yīng)太過(guò)接近或成倍頻對(duì)于主動(dòng)/被動(dòng)復(fù)合體制導(dǎo)引頭，落入被動(dòng)頻段內(nèi)的主動(dòng)雷達(dá)的信號(hào)功率應(yīng)盡量低對(duì)于其它復(fù)合體制導(dǎo)引頭，主動(dòng)部分的主要信號(hào)頻率不應(yīng)與其它模式導(dǎo)引設(shè)備的主要信號(hào)頻率接近或成倍頻關(guān)系,課題的技術(shù)路線,物理電子學(xué)院,,總體布局整體結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量考慮一體化機(jī)箱，使結(jié)構(gòu)盡可能緊湊；布局時(shí)應(yīng)考慮使敏感的電纜長(zhǎng)度最短；應(yīng)為不同類型的電纜預(yù)留獨(dú)立布線的區(qū)域；應(yīng)提供良好的接地和搭接；對(duì)于特別敏感的局部電路應(yīng)提出局部屏蔽和安裝位置要求；

9、應(yīng)提出機(jī)殼表面處理要求和安裝面平面度、粗糙度等要求。,雷達(dá)導(dǎo)引頭電磁兼容性設(shè)計(jì)與預(yù)計(jì),課題的技術(shù)路線,物理電子學(xué)院,,信號(hào)功率限制限制的基本原則是：傳輸?shù)男盘?hào)功率以滿足最小設(shè)計(jì)需求并留有一定裕量。設(shè)計(jì)中應(yīng)盡可能在接收端單機(jī)機(jī)箱內(nèi)部對(duì)信號(hào)功率進(jìn)行放大，而不是在信號(hào)發(fā)送端將信號(hào)功率放大后進(jìn)行傳輸。接地（信號(hào)地）電子設(shè)備常用的接地方法有單點(diǎn)接地、多點(diǎn)接地及混合接地。應(yīng)根據(jù)不同的電路類型選擇合適的接地方式。,雷達(dá)導(dǎo)引頭電磁兼容性設(shè)計(jì)與預(yù)

10、計(jì),課題的技術(shù)路線,物理電子學(xué)院,,搭接導(dǎo)引頭上常使用的方法是螺釘緊固。一般來(lái)說(shuō)，搭接電阻為1mΩ就屬于高質(zhì)量的接頭。在實(shí)施過(guò)程中，若認(rèn)真清潔搭接表面，并保持適當(dāng)?shù)膲毫Γ?mΩ的搭接電阻是比較容易得到的。但在射頻搭接要求更高。由于維修性的需要，導(dǎo)引頭與彈體支架的搭接通常不允許采用熔接、釬焊等永久性搭接措施，而是采用螺栓搭接。,雷達(dá)導(dǎo)引頭電磁兼容性設(shè)計(jì)與預(yù)計(jì),課題的技術(shù)路線,物理電子學(xué)院,,屏蔽導(dǎo)引頭的屏蔽設(shè)計(jì)一般可分為3個(gè)方面：系

11、統(tǒng)屏蔽、分機(jī)屏蔽電纜屏蔽和敏感電路局部屏蔽。不能對(duì)導(dǎo)引頭進(jìn)行整體屏蔽，而是考慮艙段之間的屏蔽各單機(jī)必須屏蔽所有電纜必須屏蔽敏感電路局部屏蔽,雷達(dá)導(dǎo)引頭電磁兼容性設(shè)計(jì)與預(yù)計(jì),課題的技術(shù)路線,物理電子學(xué)院,,連接器單純考慮電磁兼容性要求，則應(yīng)選用具有屏蔽特性的EMI接插件。產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，限于接插件的體積、采購(gòu)周期等因素，實(shí)際使用的是普通接插件，尤其是低頻接插件。接點(diǎn)應(yīng)盡量少，以減小機(jī)箱開(kāi)口尺寸 結(jié)構(gòu)上進(jìn)行必要的處理,雷達(dá)導(dǎo)

12、引頭電磁兼容性設(shè)計(jì)與預(yù)計(jì),課題的技術(shù)路線,物理電子學(xué)院,,電纜及其屏蔽大多數(shù)電纜實(shí)際上都是采用編織屏蔽（使用銅網(wǎng)進(jìn)行屏蔽）。由于編織使屏蔽層的均勻性發(fā)生變化，因此編織屏蔽比實(shí)心導(dǎo)體屏蔽的效率低5～30dB。通常提高編制屏蔽效能的方法是將編織屏蔽與鋁箔屏蔽配合使用。,雷達(dá)導(dǎo)引頭電磁兼容性設(shè)計(jì)與預(yù)計(jì),課題的技術(shù)路線,物理電子學(xué)院,,電磁兼容性預(yù)計(jì)分級(jí)篩選從EMI預(yù)計(jì)的角度，任何系統(tǒng)都可以歸結(jié)為三個(gè)要素：發(fā)射源、耦合路徑和接收器。對(duì)于一

13、個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)，通常存在多個(gè)發(fā)射源、耦合路徑和接收器，工程上，逐一對(duì)每個(gè)組合進(jìn)行預(yù)計(jì)通常是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的，因此采用分級(jí)篩選法。幅度篩選：識(shí)別強(qiáng)信號(hào)頻率篩選：識(shí)別強(qiáng)信號(hào)的頻譜詳細(xì)預(yù)測(cè)：對(duì)干擾強(qiáng)弱進(jìn)行評(píng)估性能預(yù)測(cè)：對(duì)影響進(jìn)行評(píng)估,雷達(dá)導(dǎo)引頭電磁兼容性設(shè)計(jì)與預(yù)計(jì),物理電子學(xué)院,課題的技術(shù)路線,,計(jì)算機(jī)輔助EMC Studio ANSYSSIWaveHFSSCadenceEMControl CTS,雷達(dá)導(dǎo)引頭電磁兼容性設(shè)計(jì)與預(yù)計(jì)

14、,物理電子學(xué)院,課題的技術(shù)路線,,結(jié)束語(yǔ),產(chǎn)品的電磁兼容性設(shè)計(jì)在方案階段就應(yīng)納入設(shè)計(jì)考慮并予以實(shí)施。從以往產(chǎn)品研制過(guò)程看，在工程研制中后期才開(kāi)展電磁兼容性設(shè)計(jì)，由于需要進(jìn)行大量的設(shè)計(jì)修改，勢(shì)必在周期、管理、經(jīng)費(fèi)以及市場(chǎng)等方面付出巨大的代價(jià) 。綜合權(quán)衡之下，往往是在技術(shù)狀態(tài)上進(jìn)行妥協(xié)，由此又會(huì)增加后期的風(fēng)險(xiǎn)和費(fèi)用。因此有必要提出一套貫穿整個(gè)研制過(guò)程，且適應(yīng)不同研制周期特點(diǎn)的電磁兼容性設(shè)計(jì)思路及方法，以滿足全周期整體把控和指導(dǎo)具體設(shè)計(jì)的要