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(完整版)军用电子设备的电磁兼容设计1


电缆EMC设计包括: 电源配电EMC设计包括:
•电缆分类方案
•电源配电电路框图
•电缆线材选型方案 •滤波器件选型建议
•连接器选型方案
•电缆敷设方案
系统接地设计方案
•电缆出线方式
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电磁兼容讲座提纲
• 军用电子设备与系统电磁兼容性技术的特点及发展 • 军用电子设备与系统的电磁兼容性要求 • 电磁耦合机理与干扰发射机理 • 军用电子设备与系统的电磁兼容性设计 • 军用电子设备与系统的电磁兼容性测试技术
为主 设备性能可由相关标准(如GJB151A/152A-97)加以控
制 已有较为完善的性能测试与评估的理论、方法和手段,
其研究范畴主要针对设备或分系统级的产品性能。
军用电子系统电磁兼容性的特点
军事电子系统中电磁兼容问题最为突出和典型的是飞机﹑ 导弹﹑舰船﹑和车辆,这些系统的电磁兼容的共性特点主要表 现为:
•时钟电路EMC设计方案
•板间连接器插针定义方案等
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产品EMC设计技术点
• 产品EMC需求设计 • 产品EMC规格定义 • 产品系统EMC设计
– 结构EMC设计 – 电缆EMC设计 – 系统电源配电EMC设计 – 系统接地设计
• 产品EMC详细设计
– 原理图EMC设计 – PCB EMC设计 – 板级接地EMC设计
• 复杂电磁环境下训练是一种科技含 量较高的训练形式,掌握必要的电 子战科技知识和作战理论不仅是有 效组织与实施复杂电磁环境下部队 作战的基础,更是开展复杂电磁环 境下训练的前提。
严重的电磁污染
在50年代,一部50W的短波电台通 信距离可达1000km;到了80年代,一部 250W的短波电台通信距离一般小于 500km。
敌我识别系 对空统搜索雷 对空达监视雷 武器达引导雷 卫星达通信发
射机
电子战干扰 对海监视雷 对海导航雷 舰对空导 舰首





舰船系统的电磁兼容性特点
某自行火炮的炮塔总体布置
一.电磁辐射情况
随着现代科技的高速发展,一种看不 见、摸不着的污染源日益受到各界的关注, 这就是被人们称为“隐形杀手”的电磁辐 射。今天,越来越多的电子、电气设备的 投入使用使得各种频率的不同能量的电磁 波充斥着地球的每一个角落乃至更加广阔 的宇宙空间。对于人体这一良导体,电磁 波不可避免地会构成一定程度的危害。
电磁兼容讲座之 ----------电磁干扰
1 常见的电磁骚扰源 2电磁骚扰的特性
3 我们目前的电磁环境 4 电磁骚扰的危害
5家庭网络的电磁环境 6有意电磁干扰
• 国内、外目前军用设备的电磁兼容情况 • PCB实用电路的电磁兼容设计 • 设备结构的屏蔽设计 • 接地设计
课程内容
产品EMC详细设计
国内系统电磁兼容性技术的发展概 况
● 国内对军事电子系统电磁兼容技术的研究,主要集中在飞机、舰 艇或导弹方面。 ● 对于地面车载系统的研究:
➢ 仅对一些装甲、坦克及指挥车辆在联试过程中所出现的电磁兼 容问题进行过故障排除;
➢ 对同车工作的电台干扰,仅做过单个电台对单个电台的干扰分 析;
➢ 装车设计主要依据经验设计。 ● 由于缺乏定量分析方法,导致系统联试时问题突出;由于联试涉 及影响因素复杂,往往无法准确的对故障进行定位,后续的抑制措施 无法有效贯彻落实到系统中。因此,基于模拟仿真的系统电磁兼容 性设计显得尤为必要。
输入:《产品EMC设计规格书》、《硬件总体设计方案》以及《单板 硬件详细设计方案》
输出:《单板EMC详细设计方案书》
原理图EMC设计包括: PCB EMC设计包括: 板级接地设计包括:
•电源滤波方案
•PCB分层方案
•单板地的种类及定义
•复位电路EMC设计方案 •元器件布局方案
•各地之间的连接方式
•接口电路EMC设计方案 •PCB布线方案
军用电子设备兼容性与系统兼容性 的关系
各设备的电磁兼容性能直接影响系统的电磁兼容性; GJB151A/152A中所规定的测试项目正是为满足多 设备系统正常工作的基本要求; 可依据实际系统组成特点对设备EMC要求进行标准 剪裁; 达到电磁兼容性要求的设备组成的系统未必具有良 好的EMC性能,必须进行系统电磁兼容设计(布局设 计、电源系统设计、接地系统设计、互连设计等); 系统电磁兼容设计的优劣影响设备功能的发挥 。
天线间的耦合将是军事电子系统中最为关键的控制要素。 大功率发射天线对灵敏度很高的天线﹑同频率发射天线对 接收天线等都将产生非常强烈的干扰。
尤其是由于天线全向收发功能的要求,致使空间隔离 ﹑屏 蔽等许多在其他应用环境中行之有效的电磁干扰方法无法 使用, 因而对其电磁干扰的控制存在着非常大的难度。
研究范畴
构成电磁环境的各种因素
① 雷电电磁辐射源。
自 ② 静电电磁辐射源。

③ 太阳系和星际电磁辐射源。


④ 地球和大气层电磁场等。
般 电 磁
境 因 素
① 各种电磁发射系统: 电视、广播发射台,无线电台、站,导航系统,通信系统,
差转台,干扰台,微波接力站等。
环 境 构 成
② 工频电磁辐射系统:

高电压送、变电系统,大电流工频设备,轻轨和干线电气化
实例
• 在我军砺剑2004演习中,由系统庞大, 连接关系复杂,整个投影显示系统存在 严重的干扰,无法消除。
电磁骚扰危害
雷达的电波辐射可能引爆航空母舰的武器 弹药。 雷达干扰的例子,山坡的草和日光灯 加油站不准使用手机 导弹误发射 德国高速公路屏蔽的问题 胶合机干扰小区闭路电视 对讲机的干扰医疗设备
1998年2月12日晚,CCTV-1“焦点 访谈”节目专门报导了电磁干扰妨碍民 航春运事件:该年元月20日,由于大功 率寻呼发射机干扰广州机场与飞行在航 线上的飞机间的无线电通信联络指挥调 度.
严重的电磁污染
地球上同时工作的发射机有数百万 台,最大功率可达兆瓦级。发射机数目 逐年增多,功率随之加大,电磁干扰场 强也不断增大。面对这种状况,人类会 不会陷入“发射机功率增大和数量增多 →电磁干扰场强增大→信噪比下降→再 次增大和增多发射机功率和数目”的恶 性循环?这确实是一个值得注意的问题。
复杂电子系统的 电磁兼容与环境适应性技术
系统间电磁兼容研究 系统内电磁兼容研究
主要针对系统间电磁环境, 如通讯及雷电、核电磁脉
冲等的电磁效应等。
主要针对系统内部,如分系统间(或系 统内各互连模块间)的电磁兼容性能预 测、评估以及电磁兼容设计与故障诊断
流程控制等。
• 一方面随着通信事业的快速发展,无线电新业务、新 技术广泛应用,设置和使用无线电台(站)的数量迅 猛增加;一方面无线电干扰逐年上升,相关投诉明显 增多,一些无线电发射设备的互调干扰、谐波干扰、 杂散干扰超标等现象越来越多,越来越严重,造成大 面积的电磁环境恶化,从而出现手机掉线、接收信息 中断或乱码、乱呼等现象,严重的已威胁到航空飞行 、铁路列调、水上运输和警用通信等方面安全。因此 ,加强对空中电磁环境保护和电波秩序维护,已经紧 迫和现实地摆在了我们面前。
解决了系统所存在的各种战场电磁干扰问题。
指挥自动化系统的电磁兼容性特 点
现代战争将是信 息高度集中并融合的 作战,指挥自动化系 统将成为信息化战争 的主角,是现代战争 胜败的决定性因素。
指挥自动化系统的典型干扰现 象
某型装甲指挥车同时装备有HF电台、VHF电台及GPS、计 算机、车通等多个电子设备。
概念
• 在电子设备及电子产品中,电磁干扰 (Electromagnetic Interference)能量通过传导 性耦合和辐射性耦合来进行传输。为满足电 磁兼容性要求,对传导性耦合需采用滤波技 术,即采用EMI滤波器件加以抑制;对辐射性 耦合则需采用屏蔽技术加以抑制。在当前电 磁频谱日趋密集、单位体积内电磁功率密度 急剧增加、高低电平器件或设备大量混合使 用等因素而导致设备及系统电磁环境日益恶 化的情况下,其重要性就显得更为突出。
实际样车装车联试时,只开1部HF电台和1部VHF电台,其 他电台及设备完全静默,虽然车内环境尚未达到最恶劣的情况, 但两部电台也发生了严重的相互干扰,主要干扰现象如下:
l VHF电台在30MHz附近发射时,HF电台在20~30MHz范围 内受到干扰;
l HF电台在其发射频率的各次谐波上对超短波电台均有干扰, 在谐波点的150KHz ~250KHz带宽内话音通讯无法正常进行; 8MHz以上频点发射时,出现对VHF电台的全频段干扰,通信信 道完全阻塞!
• 产品EMC阶段评审
– 原理图评审 – PCB评审 – 结构试装评审
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产品系统EMC设计
输入:《硬件总体设计方案》 输出:《产品系统EMC设计方案书》
结构EMC设计包括: •结构总体屏效设计方案 •缝隙屏蔽设计方案 •进出线屏蔽设计方案 •通风孔屏蔽设计方案 •屏蔽材料选择方案
国外系统电磁兼容性技术的发展概 况
● 广泛采用了SEMCAP、IPP等系统分析软件,较好解决了电磁兼 容的问题; ● 颁布了多部与系统环境效应相关的标准;如MIL-B-5087(1984)、 MIL-E-6051(1988)、MIL-STD-1818(1992)以及MIL-STD-464(1997) (系统电磁环境效应要求); ●重视对应用环境的适应性以及防电磁信息泄漏的研究; ●美国在其各种军用飞机、导弹、信息指挥系统以及舰船等装备 的研发中,均有详细而系统的电磁兼容分析报告(例如“美军21 世纪特遣部队的机动式指挥中心电磁兼容分析报告“),较好的
结束
军用电子设ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ与系统 电磁兼容性技术的特点及发展
• 电磁兼容基本概念 • 军用电子设备的特点及研究范畴 • 军用电子系统的特点及研究范畴 • 军用电子设备与系统的关系 • 国内外军用电子设备与系统电磁兼容性发展概况
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