直升機電子設備電磁干擾研究

陳亮

【摘 ?要】為了控制直升機機載電子設備受到的電磁干擾，規范電子設備的設計、試驗技術和試驗方法，針對直升機機載電子設備飛行過程中產生的電磁干擾問題，介紹了不同電磁干擾方式;分析了直升機電磁干擾控制技術和措施?？蔀橄嚓P工程技術人員提供有益支持和幫助。

【關鍵詞】直升機;電磁干擾

1前言

電磁兼容（Electro—Magnetic—Compatibility，EMC）是指設備、分系統、系統在共同的電磁環境中互不干擾，能夠正常實現各自功能的狀態。在信息化戰爭條件下，隨著軍用電子設備安裝密集度的大幅增加，導致電磁環境日益復雜，電磁兼容問題變得異常突出，嚴重時可能引起設備功能失常、故障甚至人員傷亡等。當前，直升機機載電子設備的電磁兼容性影響問題在使用中已受到高度重視，成為了考核其通用質量特性和適應性的重要指標。

2直升機電磁干擾方式

直升機通過各種機載電子設備的安裝，實現其不同條件下的作戰能力，滿足作戰使命任務。隨著當前直升機系統復雜程度的提高，各種電子設備傳感器需要協同工作實現直升機預定作戰能力，在飛行過程中，直升機機載電子設備易受到傳導干擾和輻射干擾影響。

2.1傳導干擾

直升機機載電子設備電路元件的缺陷可能會產生噪聲電壓或噪聲電流，如繼電器的工作觸點、壓力連接、焊接和接插件的連接處都可能出現有害的干擾。電路元件對其它電路或元件產生傳導干擾的方式最常見的是經由直接電連接的傳導，如電纜。通常須用電纜傳輸功率和工作信號，進而有可能將干擾信號與有用信號一起傳送，特別在長電纜情況下。當多個電路共用一個具有較高阻抗的回路時會產生公共阻抗的耦合。在大電流電路中，磁通鏈的耦合是干擾傳遞的一種主要方式，而在高壓電路中，主要是電容耦合。穩定的交變電流或瞬態變化電流所產生的磁場將產生一個正比于磁通變化率的干擾電壓。因此高頻大功率電流（如在直升機機載雷達設備里的電流和多層線圈中的電流）均為干擾源。同樣，產生高電流變化率的電器件（如開關）也能產生很強的干擾脈沖。

2.2輻射干擾

輻射干擾主要是電路元件的缺陷產生的噪聲電壓或噪聲電流等干擾信號通過天線或電纜輻射到敏感器件，例如從偶極子來的輻射干擾，能在二極管、半導體三極管、真空管的柵極和其它一些非線性電路兩端出現偏置。特別易受輻射干擾的非線性電路能在電路中產生干擾頻率與信號頻率之間的合成頻率，同時也能產生干擾信號的諧波頻率。這種電磁干擾能降低或破壞直升機上電子設備的工作性能。

3電磁干擾控制措施

3.1電連接

電連接是一種把某些金屬部件機械地連接起來使其構成良好低電阻接觸的方法，良好的電連接須使兩種金屬導體牢固地結合，對流經它的電流呈現一個均勻的電阻;且在連接處不至產生干擾的附加電位梯度。良好的連接與接觸程度的好壞有關，它是由接觸面積、壓力及被結合的接觸表面狀態所決定。連接的幾何尺寸是很重要的參數，因其影響射頻阻抗，阻抗正比于搭接片的長度，而與接觸截面積成反比。此外，電流傾向于沿著連接處外層流動（集膚效應），當其頻率增加時，這種效應會變得越來越明顯;將導致有效電阻隨頻率增加，且使導體電感略增。工程上，為了使這種影響減小到允許值的范圍，通常搭接片長與寬之比可取5或更小。

3.2屏蔽

屏蔽是另一種減小電磁干擾的有效方法，屏蔽主要靠衰減干擾信號而抑制由干擾源發出的干擾。由于在輸入與輸出的連接中會出現屏蔽間斷點，因此，在設計屏蔽時，必須考慮這些間斷點的存在，使其不致顯著地減小整個屏蔽效果。通常，屏蔽是把設備封閉起來，使得由設備產生的或與設備發生干擾的那些假信號均被全部隔離，一般根據能獲得給定屏蔽效應的最低頻率來決定選用屏蔽材料的類型。高導電材料（如銅、鋁）和高阻抗電路結合使用，對電場通常有較好的屏蔽效應;而與低阻抗電路結合使用時，磁場較難屏蔽。屏蔽的衰減和反射是決定屏蔽效果的兩個主要參數，當用屏蔽來抑制干擾逸出時，則衰減（吸收）損耗是主要，相反當在敏感設備上用屏蔽來防護外來干擾時，則反射損耗變得更重要。

3.3濾波

濾波器經常和屏蔽技術一起用來衰減從導線屏蔽間斷點進入或者發出的干擾。干擾衰減濾波器對建立兼容性提供了另一種有效方法。當利用接地和屏蔽使干擾減小以后，剩余的傳導和輻射干擾可進一步采用濾波加以抑制。濾波器是一種能衰減多種頻率的特殊電路或網絡，所要求的衰減量通常與有害信號或假信號的幅度有關，也與附近設備的敏感度或適用的電磁干擾技術規范限制有關。在敏感設備中要降低假信號的能量一般是較困難的，因為噪聲電位能通過傳導和輻射或二者的組合進入到設備中，為了消除或使干擾信號降到最小程度，或限制所要求的功能信號的帶寬，最好的方法是在電磁干擾源處使用濾波技術。

3.4導線的處理和走線

合理的走線和電纜布局有助于對干擾的控制。走線包括物理上隔離、電纜的排列和分股包扎等。在分股時把導線和電纜分成彼此可兼容的幾組，每組均為屏蔽。在一股線中成對的相鄰導線由于其電感和電容耦合可引起干擾，采用把兩根發送或者接收導線扭合起來使干擾顯著下降，這種方法的效果是在兩個扭合線路之間減少了公共電路面積。為了估算電路和分系統之間相互作用的有害性，針對其干擾和敏感度特性，分析系統內部和系統之間的走線、并以此來布置連接電纜和走線。在此基礎上，用絞合線、屏蔽、束捆、引入參考基準和接地等方法消除或減小相互作用的影響。

4結論

直升機機載電子設備具有安裝密集度高、強弱信號共存、頻譜分布廣等特點，設計階段采用屏蔽和濾波技術，同時選擇正確的接地點和接地方式，可以在前期消除電磁兼容性隱患;試驗階段，根據測試結果選擇合理的整改措施，可以有效改善電磁兼容性不達標的問題，滿足直升機試驗考核項目的要求。

參考文獻：

[1]周忠洋.電子信息系統電磁兼容故障樹技術研究[D].西安：西安電子科技大學，2016.

[2]黎玉剛，徐宏偉，周玉清，等.屏蔽技術在電子設備電磁兼容設計中的應用[J].微波學報，2012，（S3）：263-265.

[3]武小軍，秦開宇，唐博.EMI濾波器設計[J].電子測試，2011，（7）：79-84，117.

（作者單位：中國飛行試驗研究院）