航天器電子設(shè)備電磁兼容性設(shè)計(jì)

　　屏蔽是利用屏蔽體對干擾電磁波的吸收、發(fā)射來達(dá)到阻止或減弱電磁能量傳輸?shù)囊环N措施，能有效阻止電磁波從一個(gè)空間向另一空間傳揚(yáng)，主要用于抑制輻射干擾。屏蔽用低阻抗材料做殼體，把需要隔離的部件包圍起來，被隔離的即可以是干擾源，也可以是防干擾的敏感設(shè)備，將屏蔽體和地相連，可以大大減少干擾耦合。

　　二次電源模塊作為設(shè)備內(nèi)部主要干擾源，設(shè)計(jì)時(shí)將其安裝在密封屏蔽的金屬腔體內(nèi)，殼體與機(jī)箱緊密搭接與地導(dǎo)通，從而隔離了二次電源內(nèi)部干擾信號對外部的輻射干擾，同時(shí)也能很好地提高二次電源的抗干擾能力。為增加機(jī)箱的屏蔽效果，箱體各面板間設(shè)計(jì)成卡槽結(jié)構(gòu)，增加各面板接縫處的重疊尺寸，接縫處兩連接面的重疊量與屏蔽效能有關(guān)系，增加重疊量相當(dāng)于增加了縫隙的深度。另外，對機(jī)箱殼體的接縫處盡可能增加固定螺釘數(shù)量，減少螺釘間距，使得縫隙長度響應(yīng)減小，使屏蔽效能提高。機(jī)箱的表面采用導(dǎo)電陽極化處理，機(jī)箱內(nèi)的各印制板組件也都經(jīng)過導(dǎo)電陽極化處理，使所有連接面保持導(dǎo)電，最終通過箱體上的接地址與系統(tǒng)殼地相連。

　　3.3 PCB布局布線設(shè)計(jì)

　　印制電路板中的電磁干擾問題包括公共阻抗耦合和串?dāng)_，高頻載流導(dǎo)線產(chǎn)生的輻射，印制線條對高頻輻射的感應(yīng)等。其中以高頻輻射問題最為嚴(yán)重，這是因?yàn)殡娫淳€、接地線及信號線的阻抗會(huì)隨著頻率的增高而增大，故較易通過公共阻抗耦合產(chǎn)生干擾，同時(shí)頻率增高使得線路間寄生電容的容抗減小，因而串?dāng)_更易發(fā)生。

　　在沒備內(nèi)部，布局或布線不當(dāng)是造成千擾的首要原因，大多數(shù)的干擾是發(fā)生在模擬數(shù)字混排的布局網(wǎng)或布線不當(dāng)?shù)挠≈凭€之間，所以正確的布局和布線是設(shè)備可靠運(yùn)行的基本保證之一。

　　本星載電子沒備內(nèi)包含低電平模擬電路和數(shù)字邏輯電路，PCB設(shè)計(jì)時(shí)將二者分開布局，使得數(shù)字電路高頻電流在印制板上的走線路徑變短，有助于降低線路板內(nèi)部的串?dāng)_、公共阻抗藕合和輻射發(fā)射。元器件的布局首先要考慮的一個(gè)因素就是電性能，把連線關(guān)系密切的元器件盡量放在一起，高速線走線盡可能短。功率信號和小信號器件分開，這樣可減少組件之間的電磁干擾。

　　在數(shù)字電路設(shè)計(jì)中，不能忽略的是存在于器件、導(dǎo)線、印制線和插頭上的寄生電感、電容和導(dǎo)納，為此在布線時(shí)采取以下幾條措施：

　　1)所有平行信號線之間要盡量留有較大的間隔，以減少串?dāng)_。如果有兩條相距較近的信號線，最好在兩線之間走一條接地線，可以起到屏蔽作用。設(shè)計(jì)信號傳輸線時(shí)要避免急拐彎，以防傳輸線特性阻抗的突變而產(chǎn)生反射和振鈴，要盡量設(shè)計(jì)成具有一定尺寸的均勻的圓弧線。

　　2)印制板上若裝有大電流器件，如繼電器，它們的地線單獨(dú)走線，以減少地線上的噪聲。時(shí)鐘信號和高速信號盡量避免換走線層，少用過孔，以減小過孔的寄生電容和寄生電感帶來危害。

　　3)電源平面靠近接地平面，并且安排在接地平面之下。這樣可以利用兩金屬平板間的電容作電源的平滑電容，同時(shí)接地平面還對電源平面上分布的輻射電流起到屏蔽作用。

　　4)特別注意電流流過電路中的導(dǎo)線環(huán)路尺寸，因?yàn)檫@些回路就相當(dāng)于正在工作中的小天線，隨時(shí)隨地向空間進(jìn)行輻射。

　　4 試驗(yàn)驗(yàn)證

　　電磁兼容性測試包括電磁干擾發(fā)射(EMI)和電磁敏感度(EMS)測量。本星載電子設(shè)備根據(jù)國軍標(biāo)GJB151A一97《軍用設(shè)備和分系統(tǒng)電磁發(fā)射和敏感度要求》試驗(yàn)要求，進(jìn)行了以下EMC試驗(yàn)項(xiàng)目：RE102：10 kHz～18 GHz電場輻射發(fā)射;RS103：10 kHz～40 GHz電場輻射敏感度;CE102：10 kHz～10 MHz電源線傳導(dǎo)發(fā)射;CS101：25 Hz～50 kHz電源線的傳導(dǎo)敏感度;CS114：10 kHz～200 MHz電纜束注入傳導(dǎo)敏感度;CS115：電纜束注入脈沖激勵(lì)傳導(dǎo)敏感度;CS116：10 kHz～100 MHz電纜和電源線阻尼正弦瞬變傳導(dǎo)敏感度。其中，RE102、CE102屬于EMI(電磁干擾)的測量，RS103、CS101、CS114、CS115、CS116屬于EMS(電磁敏感度)的測量。

　　對設(shè)備進(jìn)行以上7項(xiàng)EMC試驗(yàn)項(xiàng)目檢測，結(jié)果7項(xiàng)檢測項(xiàng)目都合格，產(chǎn)品的傳導(dǎo)敏感度和輻射發(fā)射測試數(shù)據(jù)都符合CJB151A-9了要求(RE102試驗(yàn)曲線如圖4所示)，證明本電子設(shè)備電磁兼容性設(shè)計(jì)有效，性能滿足要求。

　　5 結(jié)論

　　電磁兼容性問題在航天器電子產(chǎn)品的性能中起著至關(guān)重要的作用，本文針對小衛(wèi)星平臺某電子設(shè)備的電磁環(huán)境特點(diǎn)，結(jié)合實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，在設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)上采取了多種技術(shù)的有效措施，使設(shè)計(jì)效果達(dá)到最優(yōu)化，通過了相關(guān)的電磁兼容試驗(yàn)檢測，收到了事半功倍的效果。這對同類電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)具有很好的參考價(jià)值。