電磁兼容性設計

1、,工程碩士學位論文開題報告,,雷達導引頭電磁兼容性設計與預計,物理電子學院,,課題來源,本論文的課題來源是我廠十二五期間立項的某型反艦導彈雷達導引頭的子課題，是貫穿導引頭整個研制周期的重要設計和驗證內(nèi)容。,雷達導引頭電磁兼容性設計與預計,物理電子學院,,背 景,自從無線電通信和電報通信問世以來，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，英國郵電部門研究了通信中的干擾問題，使電磁干擾技術研究開始走向商業(yè)化和產(chǎn)業(yè)化。隨后數(shù)十

2、年內(nèi)，相關世界組織、許多國家的政府及軍隊都出臺了許多規(guī)定和規(guī)范，例如歐洲的CE指令、美國FCC聯(lián)邦法規(guī)都有相應的電磁兼容性要求。第二次世界大戰(zhàn)期間，隨著電子設備的增加，電磁干擾問題開始大量出現(xiàn)。此后也不斷出現(xiàn)由于電磁兼容問題導致的重大故障或事故。,雷達導引頭電磁兼容性設計與預計,物理電子學院,,1982年英國與阿根廷的馬島戰(zhàn)爭中，謝菲爾德號被飛魚導彈擊沉。為避免警戒系統(tǒng)干擾指揮通信，警戒系統(tǒng)被關閉，而此時，阿根廷剛好發(fā)射了飛魚導彈。,雷

3、達導引頭電磁兼容性設計與預計,背 景,1967年美國一艘弗萊斯特級航母由于甲板上一架殲擊機搜索雷達上一個屏蔽連接器屏兩端觸片產(chǎn)生的射頻電壓導致一枚導彈誤發(fā)射。,物理電子學院,,反艦導彈是海戰(zhàn)中核心的武器裝備和作戰(zhàn)手段，具備精確制導能力的現(xiàn)代反艦導彈已廣泛裝備各國海軍。導引頭作為反艦導彈的關鍵分系統(tǒng)，對導彈的命中概率和精度都有著重要影響。,雷達導引頭電磁兼容性設計與預計,俄羅斯“白蛉”超聲速反艦導彈,背 景,物理電子學院,,雷達導引頭電

4、磁兼容性設計與預計,現(xiàn)代導引頭表現(xiàn)出以下特點：電子線路類型多信號形式復雜各類信號覆蓋的頻譜寬與彈上設備接口復雜布局緊湊,背 景,物理電子學院,,以往電磁兼容性設計多集中在工程研制階段中后期，電磁兼容設計規(guī)劃也落后于導引頭整體設計進程。,雷達導引頭電磁兼容性設計與預計,目的和意義,結(jié)合不同研制階段提出設計內(nèi)容包含整機及分機的設計方法和技術結(jié)合產(chǎn)品實例,有效管理導引頭電磁兼容性相關技術狀態(tài)提高相關設計水平具有積極的意義提高

5、企業(yè)反艦導引頭研制水平提升武器裝備研制保障能力,物理電子學院,,技術現(xiàn)狀,1967年～2007年，美軍的MIL-STD-461已經(jīng)歷經(jīng)7代標準；MIL-STD-462也經(jīng)歷了3代標準。1986年～2013年，國軍標GJB151和GJB152也經(jīng)歷了3代標準。,雷達導引頭電磁兼容性設計與預計,軍工行業(yè)由于其涉及國家秘密的特殊性，產(chǎn)品設計技術、相關試驗細節(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，隨著競爭機制引入裝備研制領域

6、，各科研院所更加注重對商業(yè)秘密的保護，電磁兼容性設計技術也主要依賴于科研單位自身積累。,物理電子學院,,課題研究內(nèi)容,本課題的具體研究內(nèi)容包括以下幾個方面：導引頭電磁兼容性的一般特點；各分機電磁兼容性的一般特點；電磁兼容性相關的設計方法；電磁兼容性相關的工藝方法。,雷達導引頭電磁兼容性設計與預計,物理電子學院,,課題目標,依托某導引頭項目，結(jié)合具體型號任務提煉、總結(jié)具有一定普適性的導引頭電磁兼容性設計方法，并將這套方法實際應用

7、到導引頭產(chǎn)品設計中，通過專項試驗來驗證上述設計方法的有效性。,雷達導引頭電磁兼容性設計與預計,物理電子學院,,課題的技術路線,課題的核心技術路線有兩點：建立導引頭電磁兼容性一般模型、提出具體的設計方法和準則。,雷達導引頭電磁兼容性設計與預計,基本模型,物理電子學院,,雷達導引頭電磁兼容性設計與預計,課題的技術路線,物理電子學院,,設計方法和準則,雷達導引頭電磁兼容性設計與預計,系統(tǒng)電磁兼容性設計的主要內(nèi)容頻率選擇主要信號頻率或頻帶不

8、應太過接近或成倍頻對于主動/被動復合體制導引頭，落入被動頻段內(nèi)的主動雷達的信號功率應盡量低對于其它復合體制導引頭，主動部分的主要信號頻率不應與其它模式導引設備的主要信號頻率接近或成倍頻關系,課題的技術路線,物理電子學院,,總體布局整體結(jié)構(gòu)應盡量考慮一體化機箱，使結(jié)構(gòu)盡可能緊湊；布局時應考慮使敏感的電纜長度最短；應為不同類型的電纜預留獨立布線的區(qū)域；應提供良好的接地和搭接；對于特別敏感的局部電路應提出局部屏蔽和安裝位置要求；

9、應提出機殼表面處理要求和安裝面平面度、粗糙度等要求。,雷達導引頭電磁兼容性設計與預計,課題的技術路線,物理電子學院,,信號功率限制限制的基本原則是：傳輸?shù)男盘柟β室詽M足最小設計需求并留有一定裕量。設計中應盡可能在接收端單機機箱內(nèi)部對信號功率進行放大，而不是在信號發(fā)送端將信號功率放大后進行傳輸。接地（信號地）電子設備常用的接地方法有單點接地、多點接地及混合接地。應根據(jù)不同的電路類型選擇合適的接地方式。,雷達導引頭電磁兼容性設計與預

10、計,課題的技術路線,物理電子學院,,搭接導引頭上常使用的方法是螺釘緊固。一般來說，搭接電阻為1mΩ就屬于高質(zhì)量的接頭。在實施過程中，若認真清潔搭接表面，并保持適當?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。,雷達導引頭電磁兼容性設計與預計,課題的技術路線,物理電子學院,,屏蔽導引頭的屏蔽設計一般可分為3個方面：系

11、統(tǒng)屏蔽、分機屏蔽電纜屏蔽和敏感電路局部屏蔽。不能對導引頭進行整體屏蔽，而是考慮艙段之間的屏蔽各單機必須屏蔽所有電纜必須屏蔽敏感電路局部屏蔽,雷達導引頭電磁兼容性設計與預計,課題的技術路線,物理電子學院,,連接器單純考慮電磁兼容性要求，則應選用具有屏蔽特性的EMI接插件。產(chǎn)品實現(xiàn)過程中，限于接插件的體積、采購周期等因素，實際使用的是普通接插件，尤其是低頻接插件。接點應盡量少，以減小機箱開口尺寸 結(jié)構(gòu)上進行必要的處理,雷達導

12、引頭電磁兼容性設計與預計,課題的技術路線,物理電子學院,,電纜及其屏蔽大多數(shù)電纜實際上都是采用編織屏蔽（使用銅網(wǎng)進行屏蔽）。由于編織使屏蔽層的均勻性發(fā)生變化，因此編織屏蔽比實心導體屏蔽的效率低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。,雷達導引頭電磁兼容性設計與預計,課題的技術路線,物理電子學院,,電磁兼容性預計分級篩選從EMI預計的角度，任何系統(tǒng)都可以歸結(jié)為三個要素：發(fā)射源、耦合路徑和接收器。對于一

13、個復雜系統(tǒng)，通常存在多個發(fā)射源、耦合路徑和接收器，工程上，逐一對每個組合進行預計通常是無法實現(xiàn)的，因此采用分級篩選法。幅度篩選：識別強信號頻率篩選：識別強信號的頻譜詳細預測：對干擾強弱進行評估性能預測：對影響進行評估,雷達導引頭電磁兼容性設計與預計,物理電子學院,課題的技術路線,,計算機輔助EMC Studio ANSYSSIWaveHFSSCadenceEMControl CTS,雷達導引頭電磁兼容性設計與預計

14、,物理電子學院,課題的技術路線,,結(jié)束語,產(chǎn)品的電磁兼容性設計在方案階段就應納入設計考慮并予以實施。從以往產(chǎn)品研制過程看，在工程研制中后期才開展電磁兼容性設計，由于需要進行大量的設計修改，勢必在周期、管理、經(jīng)費以及市場等方面付出巨大的代價 。綜合權(quán)衡之下，往往是在技術狀態(tài)上進行妥協(xié)，由此又會增加后期的風險和費用。因此有必要提出一套貫穿整個研制過程，且適應不同研制周期特點的電磁兼容性設計思路及方法，以滿足全周期整體把控和指導具體設計的要