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車載電子設(shè)備電磁兼容設(shè)計(jì)的基本要求及方法
日期：2024-10-19 08:02
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摘要： 為了保證電子設(shè)備在復(fù)雜的電磁環(huán)境中既不干擾其他設(shè)備，而又不受其他設(shè)備干擾的影響而能正常工作，這就要求在設(shè)備研制的初期階段必須從結(jié)構(gòu)、技術(shù)等方面進(jìn)行嚴(yán)格的電磁兼容設(shè)計(jì)。
1 電磁兼容設(shè)計(jì)的基本要求
電磁兼容性是電子設(shè)備的主要性能之一，在進(jìn)行設(shè)備功能設(shè)計(jì)的同時(shí)，還應(yīng)進(jìn)行電磁兼容設(shè)計(jì)。
電磁兼容設(shè)計(jì)的目的是使所設(shè)計(jì)的設(shè)備在復(fù)雜電磁環(huán)境中實(shí)現(xiàn)電磁兼容，因此在進(jìn)行電磁兼容設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足以下要求：首先明確設(shè)備所滿足的電磁兼容指標(biāo)，然后確定設(shè)備的敏感器件、干擾源及干擾途徑，有針對(duì)...
為了保證電子設(shè)備在復(fù)雜的電磁環(huán)境中既不干擾其他設(shè)備，而又不受其他設(shè)備干擾的影響而能正常工作，這就要求在設(shè)備研制的初期階段必須從結(jié)構(gòu)、技術(shù)等方面進(jìn)行嚴(yán)格的電磁兼容設(shè)計(jì)。
1 電磁兼容設(shè)計(jì)的基本要求
電磁兼容性是電子設(shè)備的主要性能之一，在進(jìn)行設(shè)備功能設(shè)計(jì)的同時(shí)，還應(yīng)進(jìn)行電磁兼容設(shè)計(jì)。
電磁兼容設(shè)計(jì)的目的是使所設(shè)計(jì)的設(shè)備在復(fù)雜電磁環(huán)境中實(shí)現(xiàn)電磁兼容，因此在進(jìn)行電磁兼容設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足以下要求：首先明確設(shè)備所滿足的電磁兼容指標(biāo)，然后確定設(shè)備的敏感器件、干擾源及干擾途徑，有針對(duì)性地采取措施，*后通過試驗(yàn)了解設(shè)備是否達(dá)到了電磁兼容指標(biāo)要求。
2 電磁兼容設(shè)計(jì)所采取的方法
對(duì)于通信車而言，通常其所裝載的設(shè)備量很多，包括配電設(shè)備、通信設(shè)備及終端設(shè)備等，各設(shè)備間很容易形成電磁干擾，進(jìn)而影響通信質(zhì)量，因此設(shè)備在進(jìn)行電磁兼容設(shè)計(jì)時(shí)要從3 要素（ 干擾源、耦合途徑和敏感設(shè)備） 出發(fā)，采取各種有效手段，抑制干擾源，消除或減弱干擾耦合，增加敏感設(shè)備的抗干擾能力。
以某車載電子設(shè)備為例，由數(shù)字電流表、數(shù)字電壓表、轉(zhuǎn)換開關(guān)、斷路器、控制保護(hù)單元、互感器、接觸器等單元及元器件組成，其中數(shù)字電流表、數(shù)字電壓表、轉(zhuǎn)換開關(guān)、斷路器布置于前面板上，控制保護(hù)單元、互感器、接觸器等單元及元器件放在機(jī)箱內(nèi)部。此設(shè)備要滿足 GJB151A- 97 有關(guān)的電磁兼容指標(biāo)要求，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面采取的主要措施有：儀表窗口的屏蔽; 機(jī)箱縫隙的屏蔽; 各單元合理布局及其屏蔽;電纜敷設(shè)以及電源線濾波等。
圖1 儀表窗口的屏蔽
2.2 機(jī)箱縫隙的屏蔽
影響屏蔽完整性的主要因素是屏蔽體上的接縫。此車載電子設(shè)備的框架是采用鋁板折彎后對(duì)焊而成，焊縫平滑連續(xù)，屬于長(zhǎng)久性接縫，這種接縫處的射頻電阻幾乎與金屬板本身的射頻電阻相同，從而保證了屏蔽體接合處的電氣連續(xù)性。對(duì)于可拆式接縫，如機(jī)箱、蓋板接合處，往往采用螺釘緊固方式，由于螺釘?shù)拈g距不宜太小，接合表面的不平整以及蓋板材料的翹曲變形等原因，使接合面處不可避免地產(chǎn)生了縫隙，降低了機(jī)箱的屏蔽效能，為此采取了2 種方法來(lái)解決此問題：增加縫隙深度，為了增加縫隙深度，機(jī)箱的彎邊寬度取15 mm，重疊尺寸越大，屏蔽效能越好; 減小縫隙長(zhǎng)度，由于鈑金機(jī)箱很難做到接合面處的高精度，為了彌補(bǔ)此缺陷，采用了經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的方法，在接合面處粘貼帶背膠的鈹青銅簧 片，由于簧 片具有一定的彈性，裝配后簧 片變形，接觸面產(chǎn)生一定的壓力，使接合面具有了一定的電氣連續(xù)性。
2.3 機(jī)箱內(nèi)部各單元布局及其屏蔽
合理布置設(shè)備內(nèi)各單元及元器件的位置，可以做到既經(jīng)濟(jì)又實(shí)用地減小干擾程度。首先必須明確干擾源和受感器，在本設(shè)備中干擾源是控制保護(hù)器，敏感設(shè)備是數(shù)字電流表和電壓表，為了避免二者緊鄰，把它們分別放置于機(jī)箱的后部和前部，用空間距離減弱彼此的電磁干擾。為了達(dá)到更有效的屏蔽效果，又在電流、電壓表的表體外圍罩有屏蔽盒，表頭緊貼前面板的屏蔽玻璃，玻璃的絲網(wǎng)毛邊通過螺裝金屬外框?qū)⑺蜋C(jī)箱、屏蔽盒聯(lián)成一體，從而使表體完全處于電氣連續(xù)的金屬罩中（ 如圖1 所示） ，而電流、電壓表引線則由裝在屏蔽盒上的穿心電容引入，這樣使引線所感應(yīng)的干擾信號(hào)被旁路接地。同樣控制保護(hù)器也用屏蔽盒對(duì)其進(jìn)行了屏蔽，進(jìn)一步減小了它對(duì)外的輻射能量，從而獲得較好的屏蔽效果。
2.4 電纜選用及敷設(shè)
因?yàn)殡娎|是高效的電磁波接收和輻射天線，也是干擾傳導(dǎo)的良好通道，絕大多數(shù)設(shè)備的電磁兼容問題是電纜造成的，解決電纜問題的主要方法之一是對(duì)電纜進(jìn)行屏蔽，所以此設(shè)備選取了屏蔽層質(zhì)量好（ 低阻抗） 的電纜，并且保證電纜屏蔽層與機(jī)箱360.。低阻抗搭接，使屏蔽層與機(jī)箱構(gòu)成一個(gè)完整的屏蔽體，這樣在一定程度上能夠解決電纜輻射的問題。與此同時(shí)，在電裝布線時(shí)，要求電源配電線路與其它各類線路保持150mm 距離，敏感電路和干擾電路各自單獨(dú)敷設(shè)，不能交叉重疊，且加大線束的間距，避免線纜間的耦合。
2.5 電源線濾波
為了抑制電源輸入端高頻干擾信號(hào)對(duì)本系統(tǒng)的影響，加裝了EMC 電源線濾波器。濾波器不同于其他電子元器件，它的性能與其安裝方式有很大關(guān)系，所以在濾波器的安裝方式上采取了一系列措施。如圖2 所示，首先濾波器輸入與輸出線要遠(yuǎn)離，以避免由于兩端耦合而導(dǎo)致高頻濾波效果變差等現(xiàn)象產(chǎn)生; 其次濾波器外殼與機(jī)箱低阻抗接觸，同時(shí)要減短電源端口到濾波器的連線，當(dāng)電流進(jìn)入機(jī)箱后，先流經(jīng)濾波器進(jìn)行濾波，然后再到其他各單元; *后電源端口與濾波器之間連線也要進(jìn)行屏蔽，這樣外界的電磁干擾不能沿電源線進(jìn)入設(shè)備，機(jī)箱內(nèi)的電磁干擾也無(wú)法傳出機(jī)箱，造成干擾發(fā)射超標(biāo)?！?nbsp;
1 電磁兼容設(shè)計(jì)的基本要求
電磁兼容性是電子設(shè)備的主要性能之一，在進(jìn)行設(shè)備功能設(shè)計(jì)的同時(shí)，還應(yīng)進(jìn)行電磁兼容設(shè)計(jì)。
電磁兼容設(shè)計(jì)的目的是使所設(shè)計(jì)的設(shè)備在復(fù)雜電磁環(huán)境中實(shí)現(xiàn)電磁兼容，因此在進(jìn)行電磁兼容設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足以下要求：首先明確設(shè)備所滿足的電磁兼容指標(biāo)，然后確定設(shè)備的敏感器件、干擾源及干擾途徑，有針對(duì)性地采取措施，*后通過試驗(yàn)了解設(shè)備是否達(dá)到了電磁兼容指標(biāo)要求。
2 電磁兼容設(shè)計(jì)所采取的方法
對(duì)于通信車而言，通常其所裝載的設(shè)備量很多，包括配電設(shè)備、通信設(shè)備及終端設(shè)備等，各設(shè)備間很容易形成電磁干擾，進(jìn)而影響通信質(zhì)量，因此設(shè)備在進(jìn)行電磁兼容設(shè)計(jì)時(shí)要從3 要素（ 干擾源、耦合途徑和敏感設(shè)備） 出發(fā)，采取各種有效手段，抑制干擾源，消除或減弱干擾耦合，增加敏感設(shè)備的抗干擾能力。
以某車載電子設(shè)備為例，由數(shù)字電流表、數(shù)字電壓表、轉(zhuǎn)換開關(guān)、斷路器、控制保護(hù)單元、互感器、接觸器等單元及元器件組成，其中數(shù)字電流表、數(shù)字電壓表、轉(zhuǎn)換開關(guān)、斷路器布置于前面板上，控制保護(hù)單元、互感器、接觸器等單元及元器件放在機(jī)箱內(nèi)部。此設(shè)備要滿足 GJB151A- 97 有關(guān)的電磁兼容指標(biāo)要求，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面采取的主要措施有：儀表窗口的屏蔽; 機(jī)箱縫隙的屏蔽; 各單元合理布局及其屏蔽;電纜敷設(shè)以及電源線濾波等。
圖1 儀表窗口的屏蔽
2.2 機(jī)箱縫隙的屏蔽
影響屏蔽完整性的主要因素是屏蔽體上的接縫。此車載電子設(shè)備的框架是采用鋁板折彎后對(duì)焊而成，焊縫平滑連續(xù)，屬于長(zhǎng)久性接縫，這種接縫處的射頻電阻幾乎與金屬板本身的射頻電阻相同，從而保證了屏蔽體接合處的電氣連續(xù)性。對(duì)于可拆式接縫，如機(jī)箱、蓋板接合處，往往采用螺釘緊固方式，由于螺釘?shù)拈g距不宜太小，接合表面的不平整以及蓋板材料的翹曲變形等原因，使接合面處不可避免地產(chǎn)生了縫隙，降低了機(jī)箱的屏蔽效能，為此采取了2 種方法來(lái)解決此問題：增加縫隙深度，為了增加縫隙深度，機(jī)箱的彎邊寬度取15 mm，重疊尺寸越大，屏蔽效能越好; 減小縫隙長(zhǎng)度，由于鈑金機(jī)箱很難做到接合面處的高精度，為了彌補(bǔ)此缺陷，采用了經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的方法，在接合面處粘貼帶背膠的鈹青銅簧 片，由于簧 片具有一定的彈性，裝配后簧 片變形，接觸面產(chǎn)生一定的壓力，使接合面具有了一定的電氣連續(xù)性。
2.3 機(jī)箱內(nèi)部各單元布局及其屏蔽
合理布置設(shè)備內(nèi)各單元及元器件的位置，可以做到既經(jīng)濟(jì)又實(shí)用地減小干擾程度。首先必須明確干擾源和受感器，在本設(shè)備中干擾源是控制保護(hù)器，敏感設(shè)備是數(shù)字電流表和電壓表，為了避免二者緊鄰，把它們分別放置于機(jī)箱的后部和前部，用空間距離減弱彼此的電磁干擾。為了達(dá)到更有效的屏蔽效果，又在電流、電壓表的表體外圍罩有屏蔽盒，表頭緊貼前面板的屏蔽玻璃，玻璃的絲網(wǎng)毛邊通過螺裝金屬外框?qū)⑺蜋C(jī)箱、屏蔽盒聯(lián)成一體，從而使表體完全處于電氣連續(xù)的金屬罩中（ 如圖1 所示） ，而電流、電壓表引線則由裝在屏蔽盒上的穿心電容引入，這樣使引線所感應(yīng)的干擾信號(hào)被旁路接地。同樣控制保護(hù)器也用屏蔽盒對(duì)其進(jìn)行了屏蔽，進(jìn)一步減小了它對(duì)外的輻射能量，從而獲得較好的屏蔽效果。
2.4 電纜選用及敷設(shè)
因?yàn)殡娎|是高效的電磁波接收和輻射天線，也是干擾傳導(dǎo)的良好通道，絕大多數(shù)設(shè)備的電磁兼容問題是電纜造成的，解決電纜問題的主要方法之一是對(duì)電纜進(jìn)行屏蔽，所以此設(shè)備選取了屏蔽層質(zhì)量好（ 低阻抗） 的電纜，并且保證電纜屏蔽層與機(jī)箱360.。低阻抗搭接，使屏蔽層與機(jī)箱構(gòu)成一個(gè)完整的屏蔽體，這樣在一定程度上能夠解決電纜輻射的問題。與此同時(shí)，在電裝布線時(shí)，要求電源配電線路與其它各類線路保持150mm 距離，敏感電路和干擾電路各自單獨(dú)敷設(shè)，不能交叉重疊，且加大線束的間距，避免線纜間的耦合。
2.5 電源線濾波
為了抑制電源輸入端高頻干擾信號(hào)對(duì)本系統(tǒng)的影響，加裝了EMC 電源線濾波器。濾波器不同于其他電子元器件，它的性能與其安裝方式有很大關(guān)系，所以在濾波器的安裝方式上采取了一系列措施。如圖2 所示，首先濾波器輸入與輸出線要遠(yuǎn)離，以避免由于兩端耦合而導(dǎo)致高頻濾波效果變差等現(xiàn)象產(chǎn)生; 其次濾波器外殼與機(jī)箱低阻抗接觸，同時(shí)要減短電源端口到濾波器的連線，當(dāng)電流進(jìn)入機(jī)箱后，先流經(jīng)濾波器進(jìn)行濾波，然后再到其他各單元; *后電源端口與濾波器之間連線也要進(jìn)行屏蔽，這樣外界的電磁干擾不能沿電源線進(jìn)入設(shè)備，機(jī)箱內(nèi)的電磁干擾也無(wú)法傳出機(jī)箱，造成干擾發(fā)射超標(biāo)?！?nbsp;
圖2 電源濾波器安裝方式
3測(cè)試結(jié)果及完善措施
圖3 測(cè)試結(jié)果圖
