2. 3微波泄漏
根据不同体制雷达的使命和功能,发射机的工作频段会有所不同。电磁波的传输主要有两种途径,一种是采用波导传输,另一种是采用同轴线传输。不管采用哪种传输方式,在接口处都会有不同程度的微波泄漏;另外,微波匹配、检测等器件也会产生泄漏。
3 电磁兼容设计
发射机内部及对外部相关设备的干扰主要有两种途径:传导干扰和辐射干扰。传导干扰信号可分为两类:一类是共模干扰信号,相线与地线和中线与地线之间存在的电位相等相位相同的信号;第二类是差模干扰信号,相线与中线之间存在的相位相差1800。减小电磁干扰的途径主要是采取减小十扰源的辐射、切断干扰途径、提高设备的抗干扰能力等措施。下面从电路设计、电缆设计、接地设计、印制板设计、结构设计等方面简要介绍发射机电磁兼容设计的思路及方法。
3. 1电路设计
电路设计的主要目的在于抑制传导干扰和辐射干扰,增强电路本身的抗干扰能力。
(1)传导干扰抑制
抑制传导干扰相对比较容易,只要使用适当的EMI滤波器,就能将其在电源线的EMI信号电平抑制在相关标准规定的限值内。选择电源滤波器的原则是“阻抗失配”原则,要使EMI滤波器对EMI干扰信号有最佳的衰减效果,滤波器端接的阻抗应使滤波器处于严重失配状态,失配越厉害,实现的衰减越理想,得到的插人损耗性能越好。即如果噪声源和负载内阻是低阻抗的,则与之连接的滤波器的输人输出阻抗应是高阻抗;如果噪声源和负载内阻是高阻抗的,则与之连接的滤波器的输人输出阻抗应是低阻抗。根据上述对发射机内电磁干扰源的分析可知,传导十扰的来源主要是高压开关电源,因此主要在高压开关电源的输人端口增加适当的EMI电源滤波器即可。开关电源中共模干扰是由载流导体与大地之间的电位差产生的,其特点是两条线上的杂讯电压是同电位同向的;而差模干扰则是由载流导体之间的电位差产生的,其特点是两条线卜的杂讯电压是同电位反向的。线路上干扰电压的这两种分量通常是同时存在的。由于线路阻抗的不平衡,两种分量在传输中会互相转变,情况十分复杂。典型的EMI滤波器包含了共模杂讯和差模杂讯两部分的抑制电路。
在实际使用中,由于设备所产生的共模和差模的成分不一样,可适当增加或减少滤波元件。开关电源所产生的干扰以共模十扰为主,在设计滤波电路时可尝试去掉差模电感,再增加一级共模滤波电感。发射机的高压电源一般功率都比较大,常采用三相电源供电,因此电源滤波器常采用如图4所示的滤波电路。
另外,根据高压开关电源的工作频率,同时从低频谐波和高频谐波两方面考虑,选用电源滤波器。具体电路的调整一般要经过EMI试验后才能有满意的结果。
选择了合适的电源滤波器后,电源滤波器能否正确安装对滤波效果也有很大的影响。电源滤波器的安装位置应选在设备的人口处,输人线要短,以减少辐射干扰,电源滤波器的输入输出线在安装时必须拉开一定的距离,切忌并行,以免滤波性能降低;把电源的滤波接地端子和金属外壳和机箱一起良好接地,这样共模干扰信号才能被干扰掉,用一根长导线将滤波器外壳连接的设备机壳上,这时这根地线基本形同虚设,因为在高频长导线的阻抗很大,起不到干扰旁路的作用。
(2)辐射朴扰抑制
如前所述,脉冲调制器和开关电源是两个很强的骚扰源,要降低辐射干扰,可应用电压缓冲电路(如在开关管两端并联RCD缓冲电路)或电流缓冲电路(如在开关管的集电极仁串联适量的电感)。电感在功率开关管导通时能避免集电极电流突然增大,同时也可以减少整流电路中冲击电流的影响。应采用恢复电荷小且反向恢复时间短的整流二极管。另外,在整流二极两端套磁珠和并联RC吸收网络均可减少一I几扰,电阻、电容的取值可为几欧姆和数千皮法,电容引线应尽可能短,以减少引线电感。负载电流越大,续流结束时流经整流二极管的电流也越大,二极管反向恢复的时间也越长,则尖峰电流的影响也越大。采用多个整流二极管并联来分担负载电流,可以降低短路峰值电流的影响。将高频脉冲变压器、高频输出整流滤波等元件放在油箱中,既可减小耐压空间,又可以将磁力线限制在磁阻小的屏蔽体内。
(3)电路抗千扰
滤波器对于滤出连续射频干扰是十分有效的,但是在实际上作中常会遇到另一类干扰:瞬态于扰。瞬态干扰是指时问很短但幅度较大的电磁干扰。这就需要使用过压保护器,对敏感电路加以保护。过压保护器一般可选用压敏电阻、瞬态吸收二级管、气体放电管等。压敏电阻寄生电容较大,不适合频率较高的场合;
瞬态吸收二级管响应时间短,钳位电压低,承受峰值电流较小,器件的寄生电容较大,如在高速数据线_!二使用,要用特制的低电容器件;y体放电管承受电流大,寄生电容小,响应时间长。由于导通维持电压很低,会有跟随电流,不能在直流环境中使用(放电管不能断开),在交流中使用也要注意(跟随电流会超过器件的额定功率值),可以在泄放电路中串联一个电阻来限制电流幅度。
输人输出接日信号尽量隔离传送,需要与数字电路相连的接口应使用缓冲器,比较理想的接C1是光电祸合器;在供电电源上适当串联限流电阻、去祸电感和去祸电容,阻止高频干扰由电源线串人器件内部损坏器件;集成电路芯片的电源端、信号输出端对地并联高频电容,能有效滤除高频干扰。
3. 2电缆设计
. 电源输人电缆尽量采用屏蔽线,焊接时电缆屏蔽层两端就近接地;
.信号线尽量选用双绞;
.使用同轴电缆时,注意外层的端接和两端电路的接地,不要形成除了外层以外的第二条回流路径;
.对于设备外部的电缆,确保屏蔽层与屏蔽机箱之间的低阻抗搭接;
.尽量不将性质不同的信号线安排在一个连接器或电缆中。
3. 3接地设计
理想的参考地是一个零电位、零阻抗的物理实体,任何电流通过它时都不会产生压降,但理想的参考地并不存在,所谓理想的接地平面也只是相对和近似的。