电磁兼容性设计.ppt

,工程硕士学位论文开题报告,,雷达导引头电磁兼容性设计与预计,物理电子学院,,课题来源,本论文的课题来源是我厂十二五期间立项的某型反舰导弹雷达导引头的子课题，是贯穿导引头整个研制周期的重要设计和验证内容。,雷达导引头电磁兼容性设计与预计,物理电子学院,,背 景,自从无线电通信和电报通信问世以来，人们就知道电火花能产生频谱分量很丰富的电磁波。1889年，英国邮电部门研究了通信中的干扰问题，使电磁干扰技术研究开始走向商业化和产业化。随后数十年内，相关世界组织、许多国家的政府及军队都出台了许多规定和规范，例如欧洲的CE指令、美国FCC联邦法规都有相应的电磁兼容性要求。第二次世界大战期间，随着电子设备的增加，电磁干扰问题开始大量出现。此后也不断出现由于电磁兼容问题导致的重大故障或事故。,雷达导引头电磁兼容性设计与预计,物理电子学院,,1982年英国与阿根廷的马岛战争中，谢菲尔德号被飞鱼导弹击沉。为避免警戒系统干扰指挥通信，警戒系统被关闭，而此时，阿根廷刚好发射了飞鱼导弹。,雷达导引头电磁兼容性设计与预计,背 景,1967年美国一艘弗莱斯特级航母由于甲板上一架歼击机搜索雷达上一个屏蔽连接器屏两端触片产生的射频电压导致一枚导弹误发射。,物理电子学院,,反舰导弹是海战中核心的武器装备和作战手段，具备精确制导能力的现代反舰导弹已广泛装备各国海军。 导引头作为反舰导弹的关键分系统，对导弹的命中概率和精度都有着重要影响。,雷达导引头电磁兼容性设计与预计,俄罗斯“白蛉”超声速反舰导弹,背 景,物理电子学院,,雷达导引头电磁兼容性设计与预计,现代导引头表现出以下特点： 电子线路类型多 信号形式复杂 各类信号覆盖的频谱宽 与弹上设备接口复杂 布局紧凑,背 景,物理电子学院,,以往电磁兼容性设计多集中在工程研制阶段中后期，电磁兼容设计规划也落后于导引头整体设计进程。,雷达导引头电磁兼容性设计与预计,目的和意义,结合不同研制阶段提出设计内容 包含整机及分机的设计方法和技术 结合产品实例,有效管理导引头电磁兼容性相关技术状态 提高相关设计水平具有积极的意义 提高企业反舰导引头研制水平 提升武器装备研制保障能力,物理电子学院,,技术现状,1967年～2007年，美军的MIL-STD-461已经历经7代标准；MIL-STD-462也经历了3代标准。 1986年～2013年，国军标GJB151和GJB152也经历了3代标准。,雷达导引头电磁兼容性设计与预计,军工行业由于其涉及国家秘密的特殊性，产品设计技术、相关试验细节以及故障排查和解决措施等信息一直处于保密状态。近年来，随着竞争机制引入装备研制领域，各科研院所更加注重对商业秘密的保护，电磁兼容性设计技术也主要依赖于科研单位自身积累。,物理电子学院,,课题研究内容,本课题的具体研究内容包括以下几个方面： 导引头电磁兼容性的一般特点； 各分机电磁兼容性的一般特点； 电磁兼容性相关的设计方法； 电磁兼容性相关的工艺方法。,雷达导引头电磁兼容性设计与预计,物理电子学院,,课题目标,依托某导引头项目，结合具体型号任务提炼、总结具有一定普适性的导引头电磁兼容性设计方法，并将这套方法实际应用到导引头产品设计中，通过专项试验来验证上述设计方法的有效性。,雷达导引头电磁兼容性设计与预计,物理电子学院,,课题的技术路线,课题的核心技术路线有两点：建立导引头电磁兼容性一般模型、提出具体的设计方法和准则。,雷达导引头电磁兼容性设计与预计,基本模型,物理电子学院,,雷达导引头电磁兼容性设计与预计,课题的技术路线,物理电子学院,,设计方法和准则,雷达导引头电磁兼容性设计与预计,系统电磁兼容性设计的主要内容 频率选择 主要信号频率或频带不应太过接近或成倍频 对于主动/被动复合体制导引头，落入被动频段内的主动雷达的信号功率应尽量低 对于其它复合体制导引头，主动部分的主要信号频率不应与其它模式导引设备的主要信号频率接近或成倍频关系,课题的技术路线,物理电子学院,,总体布局 整体结构应尽量考虑一体化机箱，使结构尽可能紧凑； 布局时应考虑使敏感的电缆长度最短； 应为不同类型的电缆预留独立布线的区域； 应提供良好的接地和搭接； 对于特别敏感的局部电路应提出局部屏蔽和安装位置要求； 应提出机壳表面处理要求和安装面平面度、粗糙度等要求。,雷达导引头电磁兼容性设计与预计,课题的技术路线,物理电子学院,,信号功率限制 限制的基本原则是：传输的信号功率以满足最小设计需求并留有一定裕量。设计中应尽可能在接收端单机机箱内部对信号功率进行放大，而不是在信号发送端将信号功率放大后进行传输。 接地（信号地） 电子设备常用的接地方法有单点接地、多点接地及混合接地。应根据不同的电路类型选择合适的接地方式。,雷达导引头电磁兼容性设计与预计,课题的技术路线,物理电子学院,,搭接 导引头上常使用的方法是螺钉紧固。一般来说，搭接电阻为1mΩ就属于高质量的接头。在实施过程中，若认真清洁搭接表面，并保持适当的压力，1mΩ的搭接电阻是比较容易得到的。但在射频搭接要求更高。 由于维修性的需要，导引头与弹体支架的搭接通常不允许采用熔接、钎焊等永久性搭接措施，而是采用螺栓搭接。,雷达导引头电磁兼容性设计与预计,课题的技术路线,物理电子学院,,屏蔽 导引头的屏蔽设计一般可分为3个方面：系统屏蔽、分机屏蔽电缆屏蔽和敏感电路局部屏蔽。 不能对导引头进行整体屏蔽，而是考虑舱段之间的屏蔽 各单机必须屏蔽 所有电缆必须屏蔽 敏感电路局部屏蔽,雷达导引头电磁兼容性设计与预计,课题的技术路线,物理电子学院,,连接器 单纯考虑电磁兼容性要求，则应选用具有屏蔽特性的EMI接插件。产品实现过程中，限于接插件的体积、采购周期等因素，实际使用的是普通接插件，尤其是低频接插件。 接点应尽量少，以减小机箱开口尺寸 结构上进行必要的处理,雷达导引头电磁兼容性设计与预计,课题的技术路线,物理电子学院,,电缆及其屏蔽 大多数电缆实际上都是采用编织屏蔽（使用铜网进行屏蔽）。由于编织使屏蔽层的均匀性发生变化，因此编织屏蔽比实心导体屏蔽的效率低5～30dB。通常提高编制屏蔽效能的方法是将编织屏蔽与铝箔屏蔽配合使用。,雷达导引头电磁兼容性设计与预计,课题的技术路线,物理电子学院,,电磁兼容性预计 分级筛选 从EMI预计的角度，任何系统都可以归结为三个要素：发射源、耦合路径和接收器。对于一个复杂系统，通常存在多个发射源、耦合路径和接收器，工程上，逐一对每个组合进行预计通常是无法实现的，因此采用分级筛选法。 幅度筛选：识别强信号 频率筛选：识别强信号的频谱 详细预测：对干扰强弱进行评估 性能预测：对影响进行评估,雷达导引头电磁兼容性设计与预计,物理电子学院,课题的技术路线,,计算机辅助 EMC Studio ANSYS SIWave HFSS Cadence EMControl CTS,雷达导引头电磁兼容性设计与预计,物理电子学院,课题的技术路线,,结束语,产品的电磁兼容性设计在方案阶段就应纳入设计考虑并予以实施。从以往产品研制过程看，在工程研制中后期才开展电磁兼容性设计，由于需要进行大量的设计修改，势必在周期、管理、经费以及市场等方面付出巨大的代价 。综合权衡之下，往往是在技术状态上进行妥协，由此又会增加后期的风险和费用。 因此有必要提出一套贯穿整个研制过程，且适应不同研制周期特点的电磁兼容性设计思路及方法，以满足全周期整体把控和指导具体设计的要求。 本课题依据雷达导引头产品研制阶段的划分，力争提出便于整体把控、分步实施的设计思路，并结合具体产品，整理归纳对于导引头产品具有一定普适性的设计准则。,雷达导引头电磁兼容性设计与预计,物理电子学院,,前言,不足之处请批评指正,雷达导引头电磁兼容性设计与预计,谢谢,李云卿,