航天器電子設備電磁兼容性設計

　　屏蔽是利用屏蔽體對干擾電磁波的吸收、發(fā)射來(lái)達到阻止或減弱電磁能量傳輸的一種措施，能有效阻止電磁波從一個(gè)空間向另一空間傳揚，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(lái)，被隔離的即可以是干擾源，也可以是防干擾的敏感設備，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備內部主要干擾源，設計時(shí)將其安裝在密封屏蔽的金屬腔體內，殼體與機箱緊密搭接與地導通，從而隔離了二次電源內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。為增加機箱的屏蔽效果，箱體各面板間設計成卡槽結構，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，增加重疊量相當于增加了縫隙的深度。另外，對機箱殼體的接縫處盡可能增加固定螺釘數量，減少螺釘間距，使得縫隙長(cháng)度響應減小，使屏蔽效能提高。機箱的表面采用導電陽(yáng)極化處理，機箱內的各印制板組件也都經(jīng)過(guò)導電陽(yáng)極化處理，使所有連接面保持導電，最終通過(guò)箱體上的接地址與系統殼地相連。

　　3.3 PCB布局布線(xiàn)設計

　　印制電路板中的電磁干擾問(wèn)題包括公共阻抗耦合和串擾，高頻載流導線(xiàn)產(chǎn)生的輻射，印制線(xiàn)條對高頻輻射的感應等。其中以高頻輻射問(wèn)題最為嚴重，這是因為電源線(xiàn)、接地線(xiàn)及信號線(xiàn)的阻抗會(huì )隨著(zhù)頻率的增高而增大，故較易通過(guò)公共阻抗耦合產(chǎn)生干擾，同時(shí)頻率增高使得線(xiàn)路間寄生電容的容抗減小，因而串擾更易發(fā)生。

　　在沒(méi)備內部，布局或布線(xiàn)不當是造成千擾的首要原因，大多數的干擾是發(fā)生在模擬數字混排的布局網(wǎng)或布線(xiàn)不當的印制線(xiàn)之間，所以正確的布局和布線(xiàn)是設備可靠運行的基本保證之一。

　　本星載電子沒(méi)備內包含低電平模擬電路和數字邏輯電路，PCB設計時(shí)將二者分開(kāi)布局，使得數字電路高頻電流在印制板上的走線(xiàn)路徑變短，有助于降低線(xiàn)路板內部的串擾、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(xiàn)關(guān)系密切的元器件盡量放在一起，高速線(xiàn)走線(xiàn)盡可能短。功率信號和小信號器件分開(kāi)，這樣可減少組件之間的電磁干擾。

　　在數字電路設計中，不能忽略的是存在于器件、導線(xiàn)、印制線(xiàn)和插頭上的寄生電感、電容和導納，為此在布線(xiàn)時(shí)采取以下幾條措施：

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

　　2)印制板上若裝有大電流器件，如繼電器，它們的地線(xiàn)單獨走線(xiàn)，以減少地線(xiàn)上的噪聲。時(shí)鐘信號和高速信號盡量避免換走線(xiàn)層，少用過(guò)孔，以減小過(guò)孔的寄生電容和寄生電感帶來(lái)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(guò)電路中的導線(xiàn)環(huán)路尺寸，因為這些回路就相當于正在工作中的小天線(xiàn)，隨時(shí)隨地向空間進(jìn)行輻射。

　　4 試驗驗證

　　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。本星載電子設備根據國軍標GJB151A一97《軍用設備和分系統電磁發(fā)射和敏感度要求》試驗要求，進(jìn)行了以下EMC試驗項目：RE102：10 kHz～18 GHz電場(chǎng)輻射發(fā)射;RS103：10 kHz～40 GHz電場(chǎng)輻射敏感度;CE102：10 kHz～10 MHz電源線(xiàn)傳導發(fā)射;CS101：25 Hz～50 kHz電源線(xiàn)的傳導敏感度;CS114：10 kHz～200 MHz電纜束注入傳導敏感度;CS115：電纜束注入脈沖激勵傳導敏感度;CS116：10 kHz～100 MHz電纜和電源線(xiàn)阻尼正弦瞬變傳導敏感度。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。

　　對設備進(jìn)行以上7項EMC試驗項目檢測，結果7項檢測項目都合格，產(chǎn)品的傳導敏感度和輻射發(fā)射測試數據都符合CJB151A-9了要求(RE102試驗曲線(xiàn)如圖4所示)，證明本電子設備電磁兼容性設計有效，性能滿(mǎn)足要求。

　　5 結論

　　電磁兼容性問(wèn)題在航天器電子產(chǎn)品的性能中起著(zhù)至關(guān)重要的作用，本文針對小衛星平臺某電子設備的電磁環(huán)境特點(diǎn)，結合實(shí)際工程經(jīng)驗，在設計實(shí)現上采取了多種技術(shù)的有效措施，使設計效果達到最優(yōu)化，通過(guò)了相關(guān)的電磁兼容試驗檢測，收到了事半功倍的效果。這對同類(lèi)電子產(chǎn)品設計具有很好的參考價(jià)值。