PCB电磁兼容设计原则及其实例分析要点（精选5篇）

第一篇：PCB电磁兼容设计原则及其实例分析要点

印制电路信息2010 No.6短评与介绍 Short Comment & Introduction PCB电磁兼容设计原则及其实例分析 王 芳

(湖南长城信息产业股份有限公司,湖南 长沙 410100 摘 要 电子设备电磁兼容要求的关键是其印制电路板(PCB的设计,正确的PCB板布线可以经济而有效地降低其电磁干扰。文章综合PCB板电磁兼容设计相关文献,按照器件布局、地线与电源处理、时钟信号线处理等对设计经验和原则进行了较为系统的分类总结,并结合若干具体的工程实例进行了分析说明。

关键词 印制电路板;电磁兼容;地线;电磁干扰

中图分类号:TN41 文献标识码:A 文章编号:1009-0096(20106-0028-04 EMC Design Rules and Application of Printed Circuit Board WANG Fang Abstract The printed circuit board(PCB is the key part to meet the electromagnetism compatibility(EMC requirements for electronic equipment.Their electromagnetism disturb can be reduced by proper layout of PCB.Some important EMC design rules are brought forward including components placement, ground plane, power line, clock signal treatments.At last, some factual examples of EMC design rules mentioned above are shown and analyzed.Key words PCB;electromagnetism compatibility;ground plane;electromagnetism disturb 电子产品的电磁干扰及电磁辐射问题日益引起人们的关注。电磁环境对人类生存环境产生影响的同时,也对电工、电子产品的安全与可靠性产生影响和危害,电磁

干扰导致电工、电子产品性能下降、无法工作甚至产品损坏的情况时有发生,因此控制产品的电磁辐射,让电子设备的电磁兼容等综合性能指标达到规定要求变得非常重要。电磁兼容的概念与意义 1.1 电磁兼容的概念

电磁兼容(Electro-Magnetic Compatibility, EMC指设备在共同的电磁环境中能一起执行各自功能的共存状态,即该设备不会由于受到处在同一电磁环境中其他设备的电磁发射导致或遭受不允许的降级,它也不会使其他设备因受其电磁发射而导致不允许的降级。

1.2 电磁兼容的重要性

印制电路板(PCB是电子产品中元器件的支撑体,并提供电路元器件间的电气连接,因此PCB设计的好坏对抗干扰能力影响很大。现代电子产品发展趋势越来越小型化、多功能和高智能化,势必导致设计与生产越来越多地采用更小型、高集成度、高频的元件,电磁兼容的难度也越来越大。通过采用正确的设计方案和布线技术可以有效降低印制电路板的电磁辐射,提高本身的抗干扰性和电路工作的稳定性。

在产品研发出来后,发现不能通过电磁兼容测试而添加的诸如加屏蔽罩、磁珠等措施,往往是事倍功半。因此在一开始设计时就要结合电磁兼容思想,最好对设备的电磁兼容性程度进行先期分析。

CAD/CAM CAD & CAM 短评与介绍 Short Comment & Introduction 印制电路信息 2010 No.6 在印制板上采取技术措施,比在其他方面采取措施更具有可靠性、稳定性和经济性。印制电路板电磁兼容设计原则及

其实例分析

2.1 印制电路板的层数、尺寸选择原则

单面板和双面板一般适用于低、中密度的电路,多层板适用于高密度布线、高速电路、数模混和电路。印制电路板的尺寸选择应根据原理图和所使用器件尺寸、相互间影响决定。最好选择适中的尺寸。尺寸太长,导电线路就长,阻抗增加,抗噪声能力下降。而尺寸太小,器件密集,不利于散热,而且连线密集,容易产生干扰。

2.2 器件布局原则与实例

根据电路原理的功能单元,对电路的全部元器件进行放置。

(1对元器件分区。可以按不同的电源电压分区,或按数字电路和模拟电路分区,或按高速和低速电路分区。让同种电源、同速度、同频率的器件放置在一起,减小了不同组器件混放产生的相互间干扰。

在印制板上,不同组的器件区间有一定的分割。如高压与低压区间以变压器为分割,保持3 mm ~ 5 mm 的爬电距离。模拟电路与数字电路往往分别采用两种电源与地面,应分别与电源连接器的地线相连,在分割线上采用磁珠或电感跨接。

(2相应地,元件的位置分区决定了连接器的分布,引出管脚安排要与元件分割一致,尽量减少不同信号环路、电源环路的重叠和干扰。

(3所有的连接器最好放在电路板的一侧,避免从两侧引出。因为存在共模辐射的情况下,电缆相当于一个很好的共模发射天线,电缆在两侧比在同一侧辐射要大得多。

输入输出I/O 驱动器应该紧靠连接器,I/O 信号从连接器进入后,应马上进入I/O 驱动器。不要在印制板上走较长距离,以免耦合上干扰信号。而高速数字芯片,当与连接器没有信号交换时,应放在远离连接器处。高速数字信号有可能通过电场、磁场耦合,产生干扰,并通过电缆向外发射。当高速器件的信号必须连接连接器时,则尽量靠近相关连

接器,缩短走线长度,避免对其他中低速电路的干扰,如图1。图1 高速器件信号连接器走线示意图 2.3 地线与电源线的设计原则与实例分析

地线设计是印制电路板中不可忽视的问题,往往也是难度最大的一项设计。“地线”可以定义为信号流回源的低阻抗路径,在理论上应是零电阻的实体,各接地点之间没有电位差。实际上,地线有阻抗、有干扰,电流通过时,必然会产生电压降,地环路干扰电压在信号上产生干扰电流,叠加在有用信号上。这时的地线设计需考虑以下因素。

(1地线设计时应考虑分成不同的系统地、机壳地、数字地、模拟地等。分地目的在于防止共地线阻抗耦合干扰。但并不是完全地隔离,没有任何电气连接。各地线在适当的位置,还是要有单点的电气连接,保持地面的连续性。

(2靠近接口部分的印制板地面要分割出来,作为专用的EMC 地,也称机壳地。EMC 地上必须没有数字信号回流,与机壳良好搭接,搭接阻抗尽可能地小。可采取多点搭接方式,保证EMC 地与机壳相同电位。实际应用上,一般将I/O 插座固定焊盘、板固定孔与EMC 地信号走线连接,安装时通过固定螺钉将机壳与PCB 板良好连接。

EMC 地与数字地保持单点连接。连接器处的每条I/O 线都要分别并联去耦电容到EMC 地,如表面安装式电容,使去耦电路的电感越小越好。外部干扰如果通过接口侵入,则在EMC 地区域就被去耦电容旁路到了机壳上,从而保护了内部电路正常安全工作。同样,印制板的干扰电流在输出前也被去耦电容旁路了,如图2。

(3双面板的数字地通常采用梳状结构和网状结构。梳状结构,其信号环路面积相当大,如图3中A。而网状结构是在梳状的基础上,在板正面加上几

CAD/CAM CAD & CAM 印制电路信息 2010 No.6 短评与介绍 Short Comment & Introduction 条垂直地线,交叉点打上金属化过孔连通。地线网格提供了大量的平行地线,能够有效地减小地线环路面积,减小了地线噪声,如图3中B。

图2 EMC地设计示意图(A(B 图3 A梳状结构,B网状结构

(4电源线与地线要结合一起考虑。为减少供电用导线对的特性阻抗,电源线与地线应尽可能的粗,并且相互靠近,使供电环路面积减小到最低程度。电源线与地线在板两侧重叠走线,形成一对导线对,效果比电源线与地线在同侧平行走线好。同一芯片的电源与地管脚,应连接到同一导线对。在实际布线中,并不是简单将各芯片地脚、电源脚就近连到粗的平面就行了,而要仔细区分其形成的回流环路是否最小。

如连到不同的电地线对,有可能使高频电流在PCB 板的两个斜对角流动,大大增加了环路面积。

(5高频去耦电容与大容量钽电容的使用。数字电路中,当逻辑门状态变化时,会在电源上产生一个很大地尖峰电流,形成瞬间的噪声电压。这种情况普遍采用去耦电容,它为芯片提供了所需的电流,并且将电流变化局限在较小的范围内,减小了辐射。因此在每片芯片的附近加上高频去耦电容,容量约为0.01 μf ~ 0.1 μf ,一般是它所补充的电容容量的10倍以上。

① 采用钽电容,而不要使用铝电解电容,后者 具有较大的内部电感;② 电容距离芯片越近越好;③ 去耦电容的引线不宜太长。

用钽介质做成的大容量电容能存储大量能量,以保证开关元器件所需的电压和电流,通常在如下位置每两个大规模和超大规模芯片用一个大容量电容器(10 μf ~ 100 μf :

① 产生时钟信号的电路附近② PCB 板上的电源接口③ 功耗电路和元件附近④ 远离直流电源输入处而元器件放置密度较高的地方

(6地平面上的缝隙的影响。电流总是走阻抗最低的路径,低频的时候,信号走电阻最小的路径,即直线距离。高频的时候,信号走电感最小的路径,即信号线正下方的地线。因为此时的环路面积最小,环路的电感与环路面积成正比。最佳状态是地面上没有较大的缝隙。实际上不可能有很完整的理想地面。

如果高频时钟线跨过地面隔缝,则回流线被迫A-B 方向绕过隔缝,如图4。增加了高频环路的面积,增加向空间的辐射干扰,同时也易受空间磁场的干扰。由于环路电感增大,输出时钟波形易产生振荡。处理办法是在关键线的正下方增加一根横跨地线C ,保持较小的信号环路。

图4 隔缝对环路面积的影响

(7随意铺设的地铜箔并没有用。判断一个地线有没有用,首先看它能否起到减小信号环路的作用。布线中盲目采用大面积铺地,将线路板两侧的空白全部填上,这样并没有起到屏蔽抗干扰的作用。电流总是走阻抗最小的路径,做不到减小环路面积,就不能起到良好的抗干扰效果。

如一款密码键盘产品,在做EMI 实验时始终不能通过。经过分析,问题出在PCB 两层板的地平面处理

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短评与介绍 Short Comment & Introduction 印制电路信息2010 No.6 上。如图5所示,只显示PCB的地网络,可以看到中间 白色圈处是CPU的接地点,上方白色圈处是输出电缆 的地引脚。地没有以最短路径回流到插座,而是顺时 针绕了一大圈,并且中间4次换层,构成了较大环路。图5 盲目大面积铺地示意

PCB整改的方法:①直接以较粗走线将CPU 接 地脚经滤波电容,再到接插件地脚,使其路径最

短。②调整走线,使铜箔地面积尽可能的完整,并 将两层的地线通过金属过孔连接。这样的作用是减 少两层之间地电位差。经过处理后这款产品以较大 余量通过EMI 测试。如图6所示。图6 EMC整改后的PCB 同样,为提高抗干扰能力,在主芯片组、高速 芯片、时钟芯片、晶阵、功耗元件下我们总是尽可 能地在器件下方两面都铺上地,并布满通孔。(8悬空的金属应该接地。悬空的金属,特 别是大面积的金属分布电容大,容易产生电场耦 合。金属构件间如果有电位差,就可能产生共模 辐射,所以必须把它们良好接地。如散热片、屏 蔽罩、金属支架、印制板上孤立的铜箔等都应该 就近接地。

2.4 信号线设计原则与实例分析

(1在设计布线时,应尽量避免长距离的平行 走线: ①尽可能拉开线间的距离,减少导线之间的串扰。②信号线与电源及地线尽量不交叉。

③印制板的线条宽度要均匀、分布密度尽量均匀。④导线的拐角不允许为直角。

(2对不同频率、不同电流大小、不同模块的 信号线应注意隔离。在最初的布局上,元件就要考 虑分组放置。信号线走线也应分隔开,不要平行。分布在不同层上的信号线走向应相互垂直,以减少 线间电场和磁场耦合干扰。

(3通常高速信号线特别是时钟信号的引线最 易产生电磁辐射干扰。设计时走线应尽量靠近地线 回路,必要时可在两侧各加一根地线,并与地平面 良好连接。不要与其他信号线平行走线,走线尽可 能的短。尽量少打过孔,减少导线的不连续性。(4信号线的布置要根据信号的流向顺序安 排。对于数模混合电路,不仅在布局上要分成独立 的模拟部分和数字部分,而且走线也要注意分隔。(5尽量减少信号环路的面积。电路板的电磁 辐射可以用式(1来描述。E = 263×10-16(f 2 AI(1/r(1 F——电流频率;

A——环路面积;I——电流强度;R——观测点到PCB的距离。

可以看出线路板的电磁辐射与电流强度、电流 环路面积、电流的频率等因素有关。高速的处理速度是靠高速的时钟频率来保证 的,因此限制系统的工作频率是不允许的,而信号 电流的强度也不是能随意减小的。最现实而有效的 方法是控制信号环路的面积。减小信号环路面积的 最有效方法是走线尽量短,并且每根信号线边上加 一根回流线,使回流线尽量靠近信号线。显然,这 种方案并不可行,每条信号线配上回流线,会大大 增加布线难度。因此在实际中,往往只对时钟线和 数据地址线的低位线边上加回流线。对多层板,由于专门有两层作为电源和地,能 够为所有地信号线提供最小地环路面积,所以多层 板的抗干扰效果最好。时钟和关键信号最好放置在 邻近地层,完整的地平面能提供最短的回流路径。(6时钟等高频信号避免跨越地分割。信号线

跨越地分割,使得信号电流无法以最小环路面积回 到源头,以差模的形式对外辐射电磁能量,且由于 信号电流的回流阻抗变得很大,在电路板地平面上 的噪声电流变大,对地形成很大电压差,从而导致 对外共模辐射也很强。(下转第64页

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印制电路信息2010 No.6短评与介绍 Short Comment & Introduction IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS.2008, 20(12: 964 ~ 966 T.Shioda.Recent trend of optical circuit boards in Japan.Int.Symp.Contemporary Photon.Technol.2007,10: 39 ~ 42 E.Bosman, G.Van Steenberge, P.Geerinck.Embedding of optical interconnections in flexible

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and microsection, printed board [6] [7] [8] 3 结语

本文按照器件布局、地线与电源处理、时钟信 号线处理等对设计经验和原则进行了分类总结,除 此之外,印制电路板的电磁兼容性设计还与具体电 路有着密切的关系,在设计中还应根据具体电路作 相应处理,灵活运用抗干扰的各种方法,才能最大 程度地满足电磁兼容的要求。参考文献

张文成.印制电路板设计的电磁兼容性分析[J].电子工艺技术, 2009, 4.朱轲, 郑建飞.PCB的电磁兼容与设计[J].电子质 量, 2005, 9.岳春华, 尹征琦.高速PCB电磁兼容的研究[J].电 子质量, 2007, 8.安涛, 郑继刚.高速PCB电磁兼容性设计[J].舰船

电子对抗, 2007, 2.易利, 蔺安坤.高速电路板的电磁兼容性分析[J].印制电路信息, 2009, 7.沙斐.机电一体化系统的电磁兼容技术[M].北京: 中国电力出版社, 1999.杨继深, 荀京京.电磁干扰的抑制方法[J].安全与 电磁兼容, 1998, 2.白同云.电磁兼容性设计要点[J].安全与电磁兼 容, 2000, 2.王翌, 陈健.PCB设计中的电磁兼容问题[J].安全 与电磁兼容, 2003, 5.在某一款嵌入式产品中,地被分割成系统地

DGND和CDMA模块地。从图7可以看出,有数十根 线跨越了系统地和CDMA地,其中有SPICLK、液 晶屏RGB信号线、触摸屏信号等。这些信号的地无 法从DGND跨越CDMA_DGND区,回到源头,使得 回流路径不可知。同时,其他信号从模组下穿过, CDMA模块信号易受外界干扰,通信效果不佳。图7 信号线跨越地分割

PCB的整改方法是:①器件分区,非CDMA模 块信号绕开该区域,并且一直以完整的地平面为屏 蔽层,保证回流路径的连续性。② CDMA模块与系 统间的连线,安排在地邻层。在地层两种地间做粗 的连接桥,如图8所示,增加了3个0Ω的电阻。图8 地分割间增加连接桥 [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] PCI ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~(上接第31页

特种印制板 Special PCB

第二篇：射频电路与高速PCB电磁兼容设计高级研修班

射频电路与高速PCB电磁兼容设计高级研修班

当今电子技术的发展日新月异，工作速度不断提高，电路的复杂性不断增加，射频电路、多层板和高密度电路板的出现等等都对PCB板级电磁兼容设计提出了更新更高的要求。为了解决这些问题智通培训资讯网承办的“射频电路与高速PCB电磁兼容设计”高级研修班将分期在全国召开！

本课程系统地介绍了射频电路与高速PCB设计相关的EMC理论和实践知识，结合业界最流行的仿真设计讲解如何在PCB上进行电磁兼容（EMC）设计及信号完整性设计，并结合实际指出设计人员在设计中常出现的错误，从理论上分析产生问题的原因。同时进行大量成功和失败的案例讲解，为学员提供丰富的实践经验并熟悉掌握射频电路与高速PCB电磁兼容设计技术。

一、课程特色

内容：经验、技巧、新颖、实用、深入、全面。方式：看图说话，案例教学，通俗易懂。效果：立竿见影。

二、培训收益

1.掌握射频与高速PCB电磁兼容设计技术 2.免费得到以下资料 1）电子课件 2）各种EMC器件手册

课程对象：研发工程师、电子电路工程师、PCB工程师、射频工程师、硬件工程师、测试工程师，EMCEMI工程师，SI工程师。

培训费用：3200元/人（含培训、资料、证书、午餐费）。请在开班前传真报名回执表。我们将在开班前2天内传真《报到通知书》，告知具体地点及行车路线； 培训时间、地点：2天 上海 2013年4月12-13日 11日报到

【主办单位】中国电子标准协会【协办单位】深圳市威硕企业管理咨询有限公司

三、课程提纲：课程大纲以根据学员要求，上课时会有所调整，具体以报到时的讲义为准。第一章：板级EMC滤波设计

1信号EMI滤波设计 2 EMI信号线滤波器的分类 3根据阻抗选用滤波电路 4确定滤波器阶数 5插入损耗的估算 6器件参数的确定 7馈通滤波器 8陶瓷滤波器 9PCB滤波器安装要点

10电源滤波器设计 11交流电源滤波器设计 12改善滤波器高频特性的方法 13直流电源滤波器设计 14瞬态脉冲干扰的抑制 15瞬态干扰抑制原理 16ESD控制 17USB接口ESD防护方法 18脉冲群干扰的抑制

19消除按键抖动干扰的电路 20浪涌抑制 21E1/T1接口的雷击浪涌保护电路 第二章：PCB布局布线EMC设计

1布局EMC设计 2分割技术 3器件布局设计 4PCB布线EMC设计 5安规设计 6布线分离设计 7保护线路 8线路板边缘设计 9导电岛

10PCB接地设计 11接地方式种类（含工程案例）12线路板上的地线隔离 13统一地设计 14地线面上的缝隙 15公共地线阻抗设计

16屏蔽接地（含工程案例）17放大器屏蔽壳的接地 18电缆屏蔽层接地 19散热片的接地设计 20ESD保护地环 21单层/双层板EMC设计技术 22多个供电源设计 23保护环 24时钟线的处理

25多层板EMC设计（含工程案例）26I/O接口布局布线技术 27局域网络的I/O layout 28视频电路的Layout 29音频电路的Layout 30BNC连接器EMC设计 31内存条插座电源针滤波 32背板及插板的PCB layout技术 33背板-插板连接器设计 34背板的接地环路控制 第三章： 电源完整性设计

1电源完整性基本设计 2如何减小di/dt 3如何切断耦合途径和控制辐射回路 4电源线噪声的消除 5地线噪声电流的抑制 6锂电池电路的设计 7解耦设计 8克服电容非理想性的方法9去耦电容的计算和选择 10增强解耦效果的方法 11电源完整性设计步骤 12Cadence 13SIWAVE电源完整性解决方案 第四章：高速PCB设计

1信号完整性设计基础 2高速电路定义 3信号完整性的含义 4PCB中的传输线类型 5传输线效应 6差分对

7信号完整性的仿真 8信号完整性的测量技术 9高速电路板设计要点 10高速PCB设计方法 11关键网线的走线长度 12端接技术 13补偿技术 14改善传输线眼图 15减小串扰的措施

16防护布线 17差动输入消除共模噪声 18高速信号线跨层传输 19时钟电路的电磁兼容设计 20时钟源的电源滤波设计 21阻抗匹配 22时钟线换层 23接地 24如何抑制时钟电路30-300MHz谐波骚扰 25扩谱时钟技术 26地线护送 27总线EMC设计 28利用硬件信号封锁提高可靠性 29总线过孔处设置 工程案例

1看门狗电路抗干扰设计 2面板拨码开关电路抗干扰设计

3抑制数字芯片振荡方法 4SD卡EMC设计 5USB接口的EMI和ESD设计 第五章：射频及微波印制板EMC设计

1射频电路的特点 2阻抗测量方法 3小信号阻抗测量

4大信号阻抗测量 5射频电路阻抗匹配技术6集总参数元件匹配网络的设计 7并联型微带匹配电路 8串联型微带匹配电路 9射频滤波设计 10低通原型滤波器 11频率变换 12集总参数元件滤波器设计

13分布参数滤波器设计与实现 14射频电路EMC设计 15时间隔离设计 16低噪声放大器设计 17通信系统的收发端保护

18射频PCB布局与数模混合类PCB布局 19手机PCB分层 20滤波设计 21传感器 22隔离设计 23屏蔽设计 24布线设计 25微带线 26转角设计 27差分走线 28蛇形走线 第六章：综合案例

1评估PCB设计质量 2单频率点质量评估 3大面积电流环 4电流回流经过接插件 5电阻器引发失效 6射频功率放大模块 7车载 GPS 8车载摄像头传导发射整改 9通讯端口的EFT问题 10关注源头控制 11天线效应 12地址总线引起的EMI辐射

13主板辐射超标 14扫描仪EMC设计整改案例 15电能表ESD 设计 16通信产品整改案例 17SDRAM电路EMI干扰 18某路由器产品 19SIEMENS GPS Interface 20车载导航产品辐射抗扰度整改

师资介绍：

周教授：英国Wayne kerr电子仪器公司技术顾问、Emerson公司产品评审专家、美国Gers

on Lehrman集团专家、电子行业资深教授、大学博士；早年于西门子公司设计数控系统7年，后一直从事电子设备可靠性设计、电磁兼容设计、电子设备结构设计、热设计、防腐蚀设计、防振设计、电子设备制造工艺设计、静电防护体系建设、电子产品认证等方面的研究，从业30余年经验；出版专业著作8部，包括《电子设备结构与工艺》、《电子设备防干扰原理与技术》、《现代传感器技术》、《数控机床实用技术》、《现代电子设备设计制造手册》、《电磁兼容基础及工程应用》、《家用电器实用技术》等，部分著作多次印刷发行；待出版的专业著作有《印制电路板设计制造技术》并应一些单位的要求，编写了企业内部规范等等；多次去国外进行产品设计评审并主持完成我国省部级科研课题多项，在中国工程院院刊等核心期刊发表学术论文40多篇，多篇被EI收录。

第三篇：机载天线电磁兼容分析

姓名：周慧

学号：2011201270

专业：电磁场与微波技术

机载天线的电磁兼容性分析

姓名：周慧

学号：2011201270 摘 要：天线布局和电磁兼容是机载系统设计的关键性问题。针对机载天线的特点，本文对机载天线的电磁兼容性的核心问题和主要解决途径进行了简要介绍，对常用的有限元法、物理光学、几何光学等天线电磁兼容技术分析方法进行了比较，结合机载天线的布局问题综合分析机载天线的电磁兼容技术。关 键 词：机载天线 ；电磁兼容 ；天线布局

一、引言

随着当今科学技术的不断进步，航空军用电子设备已成为C3I 系统实施指挥和获取情报的重要手段。预警机是情报、通讯、指挥和控制中心，要实现这些战术指标，就必然要在飞机这么一个有限的空间里布置大量的电子电气设备。飞机作为一个指挥控制单元，其工作频谱覆盖范围从甚低频（VLF）到超高频（UHF），在大功率高频（HF）和超高频（UHF）设备产生并通过天线辐射的电磁环境中，保证机载设备的兼容性是相当重要而复杂的问题。在飞机系统的研制、生产和安装过程中有必要研究其变化后的电磁环境，对其兼容性状态进行分析，从而保证机载系统的正常工作。

机载通信系统中，由于系统中无线通信设备比较多，而且还要综合考虑飞机的飞行性能，安放天线的位置就受到一定的局限，因此系统中EMC 的问题尤为突出，在无法摆脱自身设备EMC的前提下，要降低这种干扰只能通过天线布局的方法，通过降低各天线对间的耦合度达到减小干扰的目的。

研究飞机天线系统的电磁兼容性的关键就是确定机载天线的辐射特性，得到其辐射方向图。确定机载天线的辐射特性可以通过实验的方法，如利用暗室和飞机模型测试数据，但是这样会浪费大量的人力、物力和财力，因此研制机载天线系统电磁兼容预测分析软件己成为当务之急。EMC预测分析的目标是评估全机的电磁兼容性状态，分析是否存在电磁干扰，以便于总体采取措施排除，尽量减少干扰问题的出现，确定关键性区域和关键性设备，确定干扰测试的重点，并为今后系统及设备设计和系统使用提供数据。

二、机载天线电磁兼容的基本理论

天线的电磁兼容，指天线或天线系统在共同的电磁环境中，其自身性能既不下降又不影响其它天线性能的一种共存状态。即某一设备上的天线既不会由于受

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到处于同一电磁环境中的天线布局、载体、邻近散射体和其它天线的影响而遭受不允许的性能降低，也不会使同一电磁环境中其它天线性能遭受不允许的性能降低。值得指出的是，电磁环境除了包括安装天线的平台、平台上的其它天线、遮挡物、突出金属物以外，在这里还特别增加了一项“邻近散射体”。这里所说的邻近散射体，包括了邻近载体、地形地物和海面等。

从广义上讲，机载天线的电磁兼容性包含有两个基本概念，辐射限制和抗扰度限制。辐射限制是指在不需要的空间和不需要的频段上其辐射量的控制。抗扰度限制是指天线自身对恶意发射与难以避免的反射、散射、漏射、绕射、杂乱漫射、传导等电磁能量的响应能力。

三、机载天线电磁兼容的技术重点

机载天线对整个系统的电磁兼容性能影响非常明显。这主要是因为天线具有如下两个特点：

1、天线的功能是完成电磁能量从“场”到“路”的双向转换，即将空间中的电磁场能量接收至传输线内成为导波，或将传输线内的导波辐射至空间形成电磁波。

2、多数天线辐射能量大、接收灵敏度高。相对于导线、设备、孔缝等无意辐射源，天线辐射能量要大若干个数量级。

本质上讲，机载天线的电磁兼容的核心问题就是辐射限制和抗扰度限制。因此解决天线的电磁兼容应从以下三个方面着手：电磁兼容实现手段、电磁兼容效果计算分析和天线布局优化设计。

1、电磁兼容实现手段

目前实现天线之间电磁兼容的主要手段，是通过增加天线之间的隔离度削弱天线间的相互影响，而衡量天线之间相互影响强度的指标即天线的隔离度，机载天线之间的隔离度是描述天线之间耦合的一种方式，它充分反应了天线的方向性、增益、极化状态、带内带外特性和天线之间的空间对收发天线间能量耦合的贡献。为准确表达天线间的隔离程度，将发射天线的发射功率Pta与接收天线所接收的功率Pra的比值定义为天线隔离度（Pra为Pta经过各种衰减后被接收天线所接收的功率值），通常在工程应用中，以dB 为单位表示，即：

L(dB)10lgPta

（1）Pra当2个天线均处于彼此远区场的情况下，其能量耦合主要通过辐射场实现。

设发射天线发射功率为P ta，增益为Gt，接收天线的接收功率为Pra，增益

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学号：2011201270

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为Gr。接收天线与发射天线间的距离为D，一般情况下，收发天线直视时的天线隔离度可由公式（1）所表达的物理意义求解。当收发天线外形尺寸与D 相比较小时，收发天线均可近似被认为是具有一定方向性的点源，则发射天线发出的电磁波可被近似为球面波，且在接收天线处可视作平面波，此时天线隔离度可表示为：

L(dB)LGG

（2）

dtr4D式中，L20lg为收发天线直视情况下的空间隔离，Ld由收发天线间的距d离D和分析波长λ等因素决定，Gt为发射天线在接收方向的天线增益，应根据收发天线的相对位置从机载发射天线增益方向图中读取；Gr为机载接收天线在发射方向的天线增益，应根据收发天线的相对位置从天线增益方向图中读取。

当收发天线之间的极化不完全匹配时，还要考虑极化失配带来的隔离度LP这一项，即总的天线隔离度为：

L(dB)LGGL

（3）

dtrp如果天线不能同时满足位于彼此的远区场，则2天线之间的相互干扰主要不是通过辐射场进行的，而是通过近区束缚场或近区感应场实现。

工程上圆极化对垂直极化或水平极化的损耗为3dB左右，垂直极化和水平极化间的失配损耗为20-35dB，由于机身表面天线的安装方位比较复杂，极化失配损耗要比以上2个值要小。

2、电磁兼容效果计算分析

机载天线的电磁兼容实施过程中一个重要的环节，就是以计算机为工具，利用电磁场理论和计算电磁学的相关知识，对天线电磁兼容性的效果进行仿真计算和分析。通常情况下，对单个天线结构的阻抗特性和辐射特性的分析往往采用数值方法，而对于天线之间耦合特性（隔离度）的分析（该文中仅指远场情况下），往往采用高频方法。

随着计算机性能的快速提高，电磁场数值计算技术日益成为应用电磁学领域内的一个研究热点。由于数值计算方法直接以数值的形式代替解析表达式描述和求解电磁场问题，故在理论上只要计算机配置足够高，等待足够的时间，就可以得到以任意精度逼近准确值的几乎所有电磁场问题的解答。常用的数值计算技术包括有限元方法（FEM）、时域有限差分方法（FDTD）和矩量法（MOM）等。

有限元法是非常具有代表性、应用范围广泛的频域数值方法。该方法以变分原理和剖分插值为基础，能处理任意形状的场域、多介质和复杂交界面等情况。其所形成的代数方程系数矩阵具有对称、正定和稀疏性的特征，因而收敛性好，3 / 6

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容易求解。由于具有这些优点，有限元法成为国内外学者的一个研究热点。但是有限元法虽然是一种灵活性强的数值计算方法，但它只适合于最大尺寸约为几个波长以下的物体。所以使用范围也受到一定的局限。

机载天线工作频率一般很高，而飞机一般有十几米到几十米长，因此机载天线系统是电大尺寸系统，对此系统的分析需要应用高频近似技术。高频近似技术是在相当严格的理论基础上发展的一系列近似方法和渐进的高频解析方法，一般可归纳作2 类：一类基于射线光学，包括几何光学（GO）、几何绕射理论（GTD）以及在基础上发展的一致性绕射理论（UTD）等；另一类基于波前光学，包括物理光学（PO）、物理绕射理论（PTD）、等效电磁流方法（ECM）以及增量长度绕射系数法（ILDC）等。

物理光学法是通过对表面感应场的近似和积分来求解散射场的，它克服了平表面和单弯曲表面所出现的无限大的问题。由于感应场保持有限，散射场也就同样有限。

几何光学是研究射线传播的一种理论，它是适用于计算电磁场零波长近似的高频方法。但是几何光学只研究直射、反射和折射问题，它无法解释绕射现象。当几何光学射线遇到任意一种表面不连续的情况，例如边缘、尖顶，或者在向曲面掠入射时，它将不能进入到阴影区。按几何光学理论，阴影区的场应等于零，但实际上阴影区的场并不等于零。为了解除几何光学场的不连续性问题，并对几何光学场计为零的场区中作出适当修正，引入了一种新的射线—绕射线，其对应的理论即几何绕射理论。

几何绕射理论的基本概念可以归结为以下3 点：

1绕射场是沿绕射射线传播的，这种射线的轨迹可以用广义费马原理确定。○2场的局部性原理：在高频极限情况下，反射和绕射这一类现象只取决于○反射点和绕射点临近域的电磁特性和几何特性。

3离开绕射点后的绕射射线仍遵循几何光学的定律。○

3、天线布局优化设计

布局设计首先是天线自身的仿真与设计，其性能指标以能否满足应用要求为先决条件，但这往往还不够。实际中常会遇到这样的情况，单独看这个天线，其各项性能指标均合格，一旦配置到载体上，其主要参数幅度方向图和相位特性将有程度不等的劣化，此时必须对天线进行必要的修改，有时甚至需要重新进行方案论证与选择。

机载天线的布置应遵循如下的4个原则：

1飞机电子系统中各分系统的天线布置应充分发挥各分系统的战技性能，○完成各自所担负的任务。

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2分系统天线间辐射干扰影响尽量小，即尽量减少辐射耦合。○3要充分利用载体的遮档。○4实际天线布局设计是一个综合性的反复调整过程。○下面以一个实际的飞机来综合考虑分析其各天线的布置情况

图 1 某飞机的机载天线布局

1探测雷达天线布置 ○考虑飞机气动力学影响，可采用共形相控阵天线型式，并将天线置于机身两侧和前后。

2GPS天线布置 ○GPS 接收天线，它用于接收卫星信号，因此要安装在机身上方，且尽量远离探测雷达。

3ESM天线布置 ○无源探测（以ESM 为例）频带宽，接收灵敏度高，因此ESM 天线要远离那些落于其工作频带的发射源，故ESM 天线应安装于机身前后位置。

4JTIDS天线布置 ○对JTIDS天线布置考虑应空对空、空对地通信，因此将它安装于机身上下方。5通信天线尤其是V/UHF 天线数量多，频段宽，要考虑减少相互影响，合○理布局。

在初步确定了天线在载体上的布局后，就可进行机载天线耦合干扰及天线方向图的计算机预测与分析，通过不断的调整天线的位置，最终找到最佳的天线布局方案。

四、国内外机载天线布局和EMC的发展动态

西方发达国家早在二战后就对飞机的EMC做了大量的研究工作，特别是美

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专业：电磁场与微波技术

国在六七十年代中期对电磁兼容性研究所做的工作，比较全面和系统地考察了航空、航天、航海领域中的电磁兼容机理，并进行了研究和分析，获得了大量的资料和经验，取得了较好的效果。如美军先后研究出F-4，F-15系列飞机EMC分析方法和数学模型，并将其应用于飞机的设计、研制和维修中，取得了许多技术成果和显著的经济效益。海湾战争、科索沃战争及近期的反恐战争等，使各国对美国等西方各种武器的先进性有了更直观的认识，而战争中美国飞机的卓越性能都体现了研究飞机天线系统EMC的价值。

我国在这方面研究起步很晚，与国外相比水平还远远落后，直到70年代后才开始着手研究，而且发展速度缓慢，导致我国与发达国家拉下很大距离。目前，我国已经有一些部门和单位开始重视并从事这方面的工作，实现技术的跨越式发展，可望在不远的未来赶上先进发达国家的水平，从而能够利用EMC控制，使系统和设备与环境相融合，完成对电子设备的一体化设计。

参考文献

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第四篇：电磁兼容设计及其应用

电磁兼容设计及其应用

摘要：以实际工程中常遇到的电磁兼容问题为背景，简要地介绍了有关电磁干扰及有关抗干扰措施方面的内容。通过对接地方法、屏蔽思想和滤波手段的详细论述和独到见解，提出了系统电磁兼容的设计思想以及解决方法，并对实际工作中常见的干扰、滤波及接地等电磁兼容现象给出相应分析与解决建议。

关键词：电磁兼容；抗干扰措施；滤波手段；屏蔽；接地方法

0 引言

电磁兼容技术是一门迅速发展的交叉学科，涉及电子、计算机、通信、航空航天、铁路交通、电力、军事以至人民生活各个方面。在当今信息社会，随着电子技术、计算机技术的发展，一个系统中采用的电气及电子设备数量大大增加，而且电子设备的频带日益加宽，功率逐渐增大，灵敏度提高，联接各种设备的电缆网络也越来越复杂，因此，电磁兼容问题日显重要。基本概念和术语 1．1 电磁兼容性定义

所谓电磁兼容性(EMC)是指电子线路、系统相互不影响，在电磁方面相互兼容的状态。IEEE C63．12-1987规定的电磁兼容性是指“一种器件、设备或系统的性能，它可以使其在自身环境下正常工作并且同时不会对此环境中任何其他设备产生强烈电磁干扰”。1．2 电磁干扰三要素

一个系统或系统内某一线路受电磁干扰程度可以表示为如下关系式：

式中：G为噪声源强度；C为噪声通过某种途径传到受干扰处的耦合因素；I为受干扰设备的敏感程度。

G，C，I这三者构成电磁干扰三要素。电磁干扰抑制技术就是围绕这三要素所采取的各种措施，归纳起来就是：抑制电磁干扰源。切断电磁干扰耦合途径；降低电磁敏感装置的敏感性。

1．3 地线的阻抗与地环流 1．3．1 地线的阻抗

电阻指的是在直流状态下导线对电流呈现的阻抗，而阻抗指的是交流状态下导线对电流的阻抗，这个阻抗主要是由导线的电感引起的。如果将10 Hz时的阻抗近似认为是直流电阻，当频率达到10 MHz时，它的阻抗是直流电阻的1 000～100 000倍。因此对于射频电流，当电流流过地线时，电压降是很大的。为了减小交流阻抗，一个有效的办法是多根导线并联，以减少和地线之间的电感。当两根导线并联时，其总电感L为：

1．3．2 地环流

由于地线阻抗的存在，当电流流过地线时，就会在地线上产生电压。这种干扰是由电缆与地线构成的环路电流产生的，因此成为地环路干扰，如图1所示。

式中：L1是单根导线的电感；M是两根导线之间的互感。

1．4 公共阻抗干扰 1．4．1 公共阻抗耦合定义

当两个电路共用一段地线时，由于地线的阻抗，一个电路的地电位会受另一个电路工作电流的影响。这样一个电路中的信号会耦合到另一个电路，这种耦合称为公共阻抗耦合，如图2所示。

1．4．2 消除公共阻抗耦合措施

消除公共阻抗耦合的途径有两个，一个是减小公共地线部分的阻抗，另一个方法是通过适当的接地方式避免容易相互干扰的电路共用地线，一般要避免强电电路和弱电电路共用地线，数字电路和模拟电路共用地线。电磁干扰的抑制方法

电磁干扰的抑制方法很多，基本方法有三种，即接地、屏蔽和滤波。每种方法在电路与系统的设计中各有独特作用，但在使用上又是相互关联。如良好的接地可降低设备对屏蔽和滤波的要求，而良好的屏蔽也能降低对滤波的要求。2．1 接地

接地从表面上看是十分简单的事情，实际上是最难的技术。造成这种情况的原因是对于接地没有一个很系统的理论或模型，因此接地设计在很大程度上依赖设计师的直觉，依赖他对“接地”这个概念的理解程度和经验。2．1．1 接地的分类

根据使用功能的不同，可以把接地分成如下几种形式：

(1)安全接地：使用交流电的设备必须通过黄绿色安全地线接地，否则当设备内的电源与机壳之间的绝缘电阻变小时，会因为漏电而导致电击伤害。

(2)雷电接地：设施的雷电保护系统是一个独立系统，由避雷针、下导体和与接地系统相连的接头组成。该接地系统通常与安全接地接在一起。雷电放电接地仅对设施而言，设备没有这个要求。

(3)电磁兼容接地：出于电磁兼容设计而要求的接地，包括：

屏蔽接地 为了防止由电路之间的寄生电容产生的相互干扰，必须进行隔离和屏蔽，用于隔离和屏蔽的金属必须接地。

滤波器接地 滤波器中一般都包含信号线或电源线到地的旁路电容，当滤波器不接地时，这些电容就处于悬浮状态，起不到旁路的作用。

噪声和干扰抑制 对内部噪声和外部干扰的控制，应将设备或系统上的某些点与地相连，从而为干扰信号提供“最低阻抗”通道。

电路参考 电路之间信号要正确传输，必须有一个公共电位参考点，这个公共电位参考点就是地。因此所有互相连接的电路必须接地。

一般在设计要求时仅明确安全和雷电防护接地的要求，其他均隐含在用户对系统或设备的电磁兼容要求中。2．1．2 设备的信号接地

设备的信号接地，是以设备中某一点或一块金属薄板来作为信号的接地参考点，它为设备中的所有信号提供了一个公共参考电位。

实际应用中有几种基本的信号接地方式，即浮地、单点接地、多点接地和混合接地。

(1)浮地

采用浮地的目的是将设备与公共接地系统，或可能引起环流的公共导线隔离开。浮地的最大优点是抗干扰性能好。缺点是由于设备不与公共地相连，容易在两者间造成静电积累，当电荷积累到一定程度后，在设备地与公共地之间的电位差可能引起剧烈的静电放电，而成为破坏性很强的干扰源。一个折衷方案是在浮地与公共地之间跨接一个阻值很大的泄放电阻，用以释放所积聚的电荷。实现设备的浮地可采用变压器隔离或光电隔离。

(2)单点接地

单点接地是指在一个电路或设备中只有一个物理点被定义为接地参考点，凡需要接地的点都被接至这一点，如图3所示。对一个系统，如采用单点接地，则系统中的每个设备都有自己的单点接地点，然后各设备的“地”再与系统中惟一指定的参考接地点相连。

单点接地的缺点是当系统工作频率很高时，以致信号的波长可与接地线长度相比拟时(如达到1／4波长)，接地线就不能作为一根普通连接线考虑，它会呈现某种电抗效应，使接地效果不理想，此时可以采用多点接地的方法。

(3)多点接地

多点接地指设备中凡需要接地的点都直接接到距它最近的接地平面上，以便使接地线最短，如图4所示。这里说的接地平面可以是设备的底板、专用接地母线，甚至是设备的机架。

多点接地的优点是简单，凡需要接地的点都可以就近接地，由于接地电感的减小，使地线上的高频噪声大为减少。所以多点接地在高频下使用效果更佳。

单点接地与多点接地的分界常以流通信号波长λ的0．05倍为界，凡单点接地线长度达到0．05λ以上时，就应当用多点接地。2．1．3 设备的接大地

(1)设备的接大地

实际应用中，除认真考虑设备内部的信号接地外，通常还要将设备的信号地、机壳与大地连在一起，并以大地作为设备的接地参考点。设备接大地的目的有三个：

①设备的安全接地，保证了操作人员的安全；

②释放机箱上所积聚的电荷，避免因电荷积聚使机箱电位升高，造成电路工作的不稳定；

③避免设备在外界电磁环境的干扰下造成设备对大地的电位发生变化，引起设备工作的不稳定。

如能将接地与屏蔽、滤波等技术配合使用，对提高设备的电磁兼容性可起到事半功倍的作用。

(2)接大地的方法与接地电阻

判断接大地有效性的重要指标是接地电阻。接地电阻除与接地电极的制作方式有关外，也和大地自身的性质有关。

正确的接大地方法是用直径1～2 cm的铜棒(长2～4 m)打入地下，深度在2 m以上。一根铜棒的接地电阻在25 Ω左右，这对一些小功率电气设备已经够用。若要达到更小的接地电阻，可增加铜棒附近地域的盐分和水分，还可将几根铜棒互连成网。一般接地电阻以10 Ω为设计目标。2．2 屏蔽

用金属材料将设备内部产生噪声的区域封闭起来的方法称为屏蔽。屏蔽能有效抑制通过空间传播的电磁干扰。采用屏蔽的目的有两个：一是限制设备内部的辐射电磁能越出某一区域；二是防止外部的辐射电磁能进入设备内部。

按屏蔽所起的作用可分为电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁场屏蔽三种。2．2．1 电场屏蔽

电场屏蔽就是用导体将噪声源(或被屏蔽物体)包围起来，然后接地，以达到屏蔽的目的。由于导体表面的反射损耗很大，很薄的材料(铝箔、铜箔)也有很好的屏蔽效果。另外，机箱上即使有缝隙，也不会产生太大的影响。2．2．2 磁场屏蔽

磁场屏蔽通常是指对直流或低频磁场的屏蔽，其屏蔽效果比电场的屏蔽要困难得多。

磁场屏蔽的主要原理是利用屏蔽体的高导磁率、低磁阻特性对磁通所起的磁分路作用，使屏蔽体内部的磁场大大削弱。当要屏蔽外部强磁场时，要求外层屏蔽体选用不易磁饱和的材料，如硅钢等；内层则用容易达到饱和的高导磁材料。反之，屏蔽体的材料使用次序也需颠倒过来。两层屏蔽体在安装时要注意彼此间的磁路绝缘。若屏蔽体无接地要求，可用绝缘材料作支撑；如要求接地，可用非铁磁材料的金属作支撑。2．2．3 电磁场屏蔽

电磁场屏蔽的目的是要阻止电磁场在空间传播。

电磁场屏蔽可采用如下方法：

反射 金属表面对电磁波的反射作用。

吸收 电磁波在进入屏蔽体内部时，会被屏蔽体金属所吸收。

反射和吸收 电磁波透过金属到达屏蔽体另一表层时，在金属与空气交界面上会再次形成反射，重返屏蔽体内部，结果在屏蔽体内部形成多次反射和吸收现象(当然最终还会有少量电磁波透过屏蔽体而进入被保护空间)。

因此，电磁屏蔽是基于金属材料对电磁波的反射和吸收两个作用来完成的。2．3 滤波

针对不同的干扰，应采取不同的抑制方法和器件，下面对不同的抑制器件分别作简要叙述。

2．3．1 专用供电线路

只要通过对供电线路进行简单处理就可以获得一定的干扰抑制效果。例如在三相供电系统中把一相作为干扰敏感设备的供电电源；把另一相作为外部设备的供电电源；再把第三相作为常用测试仪器或其他辅助设备的供电电源。这样可减少设备之间的相互干扰，同时也有利于三相平衡。在现代电子系统中，由于配电线路中非线性负载的使用，造成线路中谐波电流的存在，而谐波分量在中线里不能相互抵消，而是叠加，因此尽量采用较粗的中线，以减小线路阻抗，降低干扰。2．3．2 瞬变干扰抑制器件

瞬变干扰抑制器件包括气体放电管、金属氧化物压敏电阻、硅瞬变吸收二极管和固体放电管等多种。其中金属氧化物压敏电阻和硅瞬变吸收二极管的工作原理与普通的稳压管类似，是箝位型的干扰吸收器件；而气体放电管和固体放电管是能量转移型干扰吸收器件。结语

本文是在电磁兼容理论学习的基础和实际工程应用中积累的一些经验，是工程实践中的经验总结，所提出的一些观点，难免有一些不完善之处，恳请各位同行批评指正。

第五篇：某机载天线伺服系统电磁兼容设计及分析

某机载天线伺服系统电磁兼容设计及分析

【摘要】 本文采用近场电磁干扰源探测定位法分析了某机载天线伺服系统的辐射发射问题。通过对比测试数据确定码盘及开关电源为主要辐射源，针对码盘和开关电源辐射超标的问题采用屏蔽、接地和滤波等措施进行整改。在设计共模滤波器时使用仿真软件CST对滤波器的参数进行仿真，最后通过电磁兼容试验验证整改效果，确定伺服系统的电磁兼容性有明显的改善。

【关键词】 电磁兼容 辐射发射 屏蔽 滤波器设计

Design and Analysis of Electromagnetic Compatibility Problems of Airborne Antenna Servo System

Wang Xiao-yu，Liu Xin，Zhang De

The 54th Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation

Abstract：In this paper，electromagnetic interference sources detection method is used for the analysis of radiated emission problem of the airborne antenna servo system.By comparing the test data，it is confirmed that the main source of radiation is the encoder and switching power supply.In order to solve the problem of the encoder and switch power source radiation exceed the standard，a series of measures such as shielding，grounding and filtering are adopted to carry out rectification.The parameters of filter are simulated using the CST simulation software in the design of common mode filter.Furthermore，the rectification effect is verified by the electromagnetic compatibility test.It is found that the electromagnetic compatibility of the servo system is improved obviously.Keywords：Electromagnetic compatibility，Radiation emission，Shielding，Filter design

一、引言

电磁兼容（EMC）作为一门综合性的前沿学科，在20世纪末、21世纪初的电气及电子科学中得到迅速发展，对理论及工程实践紧密结合的要求越来越高[1]。

现代社会中飞机、舰艇、汽车等各种平台在狭窄的空间中安装了各种功能的电子设备，在工作时这些设备会产生电磁干扰，对其它设备的正常工作产生影响[2，3]。短波通信是现代飞机等载体完成任务、保障安全的重要通信手段。随着技术的进步，各种飞行器对通信质量的要求日益高涨，导致飞行器上电子通信设备的种类和数量不断增长。由于通信设备都安装在飞行器壳体上，以壳体作为共地点，而在飞行期间壳体与大地并无连接，导致设备间的电磁兼容成为不可忽视的问题 [4，5]。

二、故障现象及分析

用户在使用过程中发现，当伺服系统工作时，会导致短波/超短波系统有效通信距离缩短。使用频谱仪观察短波/超短波天线接收信号频谱，在伺服系统工作时，在10MHz～200MHz频段范围内短波/超短波天线底噪有明显抬升，抬升幅度随频点不同，但最小幅度也大于10dBm。伺服系统组成如图1所示，组成伺服系统的各设备通过互联线缆进行通信。

采用电磁兼容三原则法进行分析，伺服系统是辐射源，短波/超短波天线是受影响设备，而伺服系统和短波/超短波天线之间无任何线缆连接，并分别由各自系统的隔离电源供电，因此干扰信号无法通过传导方式达到受影响设备。并且由于伺服系统的供电和信号电缆长度超过10m，而10MHz信号的波长约为30m，电缆长度已满足L≥（λ/20）的辐射发射条件，由以上条件判断辐射发射为干扰信号的传输路径。为解决该辐射发射问题，按照GJB 151A-97中对机载设备的辐射发射要求，对伺服系统进行垂直极化RE102测试，测试结果如图2所示，测试曲线在30KHz～500MHz范围内频谱严重超限，同时包括窄带尖峰噪声、宽带噪声和高密集型尖峰群噪声三种情况。

采用频谱仪和德国安诺尼公司生产的PBS系列近场探头对组成伺服系统的每个设备和设备间的互联线缆进行辐射发射检查。使用电场探头分别在距互联线缆10cm和20cm的位置进行测量，观察频谱仪上测试曲线的峰值变化并将数据记录于表1。采用对比法分析，由峰值变化可判断辐射类型主要为电场辐射。同时按照频谱仪上曲线峰值及包络的强弱排列，可得开关电源、码盘、设备间的互联电缆为主要辐射源。

三、分析及整改措施

针对产生辐射的设备进行分析和整改，按照整改措施的难易程度进行排序为互联电缆、码盘和开关电源，具体措施如下。

3.1 互联线缆

由于在进行伺服系统设计时，未考虑电磁兼容设计，所有的传输线均未使用屏蔽线缆，同时为走线美观，将信号线和电源线集中捆扎，导致线缆间耦合严重，线缆整体成为发射天线。

3.2 码盘

由于码盘在设计时已采用金属壳体进行屏蔽，因此对其使用近场探头进行检测。检测发现辐射发射在码盘插座与壳体连接处最强，拆下插座发现插座上安装的密封胶圈是绝缘体，破坏了码盘整体的电连续，将该密封胶圈更换为导电胶圈后，插座连接处的辐射发射有明显降低。同时在码盘的电源线和信号线上采用馈通滤波器LT1-200-332进行滤波，并将滤波器外壳有效接地，再次进行RE102测试，测试曲线已满足GJB151A-97的要求。

3.3 开关电源

采用靠测法，使用200MHz带宽的示波器测量开关电源的输入及输出端的电压变化，在开关电源工作时观察到输入输出端电压均叠加有高频共模噪声，将共模噪声在时域展宽后如图3所示。

在此引入CST（COMPUTER SIMULATION TECHNOLOGY）软件，该软件强大的仿真能力解决了以上滤波器设计所面对的问题。设计共模滤波器如图4所示，采用该共模滤波器并匹配合适的参数可有效抑制开关电源输入和输出端的共模噪声。经仿真可得共模滤波器在不同参数下的特性曲线，如图5所示。

按照仿真结果设计共模滤波器，在电源输入及输出端串入共模滤波器后，对开关电源进行RE102测试，测试结果如图6所示，开关电源的辐射发射已满足GJB151A-97的要求。

采用以上措施对伺服系统进行整改后，再次进行RE102测试，测试曲线如图7所示，图7-a为水平极化测试曲线，图7-b为垂直极化测试曲线，由图7可知，伺服系统的辐射发射在垂直和水平两个极化方向上都能满足GJB 151A-97中机载设备的电磁辐射发射要求。

四、结论

本文采用近场电磁干扰源探测定位法对组成伺服系统的各个设备与互联线缆的辐射发射情况进行了分析，依据分析结果确定电场辐射是干扰信号的主要传输路径。从电磁兼容问题产生所必需具备的三要素出发，采用切断传输路径及减少辐射源等措施对伺服系统进行了整改。在设计共模滤波器时引入仿真分析软件CST对滤波器的参数进行计算，确保整改后的伺服系统顺利通过了水平和垂直两个极化方向的RE102测试，改善了伺服系统的电磁兼容性。

参 考 文 献

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