在系统设计中,要充分考虑系统设备内部、设备之间的电磁兼容性。在设计时,充分利用空间隔离、信号频率隔离等措施来提高设备之间的隔离度,确保系统正常工作。
电磁兼容(EMC)一般指电气及电子设备在共同的电磁环境中能执行各自功能的共存状态,即要求在同一电磁环境中的上述各种设备都能正常工作又不互相干扰,达到“兼容状态。换句话说,电磁兼容是指电子线路、设备、系统相互不影响,从电磁角度具有相容性的状态。相容性包括设备内电路模块间的相容性和系统间的相容性。
电磁兼容主要分为两种,一种是设备本身的电磁噪声对其他设备或人体带来的影响,另一种是设备是否会因外部的电磁干扰而发生误动作,之所以被称为“电磁兼容性”,是优于为了避免发生故障,这两方面都要兼顾。
在系统设计中,要充分考虑系统设备内部、设备之间的电磁兼容性。在设计时,充分利用空间隔离、信号频率隔离等措施来提高设备之间的隔离度,确保系统正常工作。
以车载系统设为例,系统设备的屏蔽主要包括方舱的屏蔽设计、屏蔽机柜和模块的屏蔽设计。
主要从材料选择、舱门结构、电源、信号孔口的器件选型、孔缝处理等方面进行设计,分别介绍如下表。
表1 方舱屏蔽设计具体措施
序号 | 类别 | 方舱屏蔽设计方案 |
1 | 材料的选择 | 舱体为加筋泡沫大板结构,在绝缘材料的两侧粘贴整张金属板,构成一个双层屏蔽的复合屏蔽结构;采用1.5mm厚的整张高电导率铝板作为方舱的外蒙板;同时采用1mm厚的高导磁率钢板作为内蒙板 |
2 | 舱体合拢 | 1)舱体合拢时,大板与大板之间用金属弯角件电焊连接,同时将各片大板的内、外蒙板之间分别焊接(铝板与铝板间用氩弧焊连接),使内、外各成为一个等位面;2)在安装包角前,对方舱蒙板与包角的接触面进行电连接处理后涂导电保护液 |
3 | 门结构 | 采用铝型材指簧屏蔽门,门体及门框均采用铝型材结构,在型材槽口内嵌装矩形海棉芯多层编织网屏蔽条和两层屏蔽指簧 |
4 | 通风孔口 | 空调的进风口和回风口均加装屏蔽效能大于80dB的屏蔽蜂窝板,所有蜂窝板、金属法兰与舱壁相接触处均作导电处理 |
5 | 信号孔口 | 信号孔口内安装电磁防御装置,连接器进行屏蔽处理,壁盒内罩与舱体内蒙板进行可靠电连接,电磁屏蔽性能检测时,信号接插件采用金属封盖进行封堵 |
对于机柜和模块的屏蔽设计结合具体情况采取不同措施。主要措施有:
1) 盒体采用分腔结构,减少模块间信号相互串扰。
2) 盒体与盖板结合面处加导电橡胶等屏蔽材料。
3) 设计成多层盖板,尽可能消除大的缝隙。
4) 尽量不使用焊接结构,若不能避免要减少焊缝长度,用满焊焊透。
5) 各种模块合理布局,把有源、无源等元器件分开,以减少空间上的耦合感应与辐射干扰影响,防止被动干扰和主动干扰。
6) 电源入口加电源滤波器,从电源模块到电路模块的电源线都加LC滤波电路,防止信号沿电源线传播。
7) 良好接地。
1) 在设备布局时,在保证整体安装效果合理的情况下,尽量增大可能产生相互干扰设备之间的距离。
2) 信号传输电缆采用屏蔽性能好的电缆。
3) 通过设计独立腔体,从物理空间进行隔离防止空间串扰。
4) 经稳压处理后再提供给放大器,电源不共用,减小电源通路串扰。
5) 设备电缆敷设时,收/发线缆、传输频率相近的电缆尽量增加间距;对易受干扰或需要发射屏蔽的线缆,必要时增加防波套;避免电源电缆和信号电缆相互接近或处于同一线扎中;电源线应尽可能短。
现代防雷避雷包含外部防雷保护和内部防雷保护两部分。外部防雷系统主要是为了保护建筑物、设施免遭直击雷引起火灾事故、机械性损坏及人身安全事故;内部防雷系统则是防止雷电波侵入,防止雷电感应过电压以及系统操作过电压侵入设备造成毁坏。总的防雷原则是:
1)将大部分雷电流直接引入地下泄散(外部防护);
2)阻塞沿电压线、信号线、数据线进入的过压电波(内部防护);
3)显示保护设备上的浪涌电压幅值(过压保护)。
根据以上原则和要求,实行综合治理,整体防御,多重保护,层层设防。因地制宜、系统地将直击雷防御和感应雷防御有机的结合起来,采用接闪、引流、泄放、均压、接地、分流、阻塞、屏蔽等综合措施,以保证整体防雷工程的有效性。
天线为室外设备,防雷需考虑直击雷和感应雷两类均防护。机柜均为室内设备,考虑从电源、射频信号、低频信号三个方面进行避雷设计,主要手段为采用避雷器、良好接地及设备屏蔽。
拟采用以下方式进行设备的防雷避雷工作:
1)采取在天线的最高点装避雷针,并保证良好的接地电阻;
2)方舱内设备配电盘配备避雷器,保证电源不会被雷击,此外为了保险起见,在机柜的电源转接板上增加一级电源避雷器和交流电源滤波器,保证设备电源安全;
3)方舱外走线尽量走地沟,如果不具备走地沟条件,要采用金属走线桥架,并接地;电源采用高能量避雷器,并保证良好接地,具有响应快,小于100ns,低残压等特点;
4)对应于机柜、控制台位置设置接地铜皮,接地铜皮应便于设备就近接地,接地铜皮材料选用紫铜,截面积大于50mm2。接地网的接地电阻小于1欧姆;
5)在机柜的信号输出接口处安装避雷器装置,将射频信号和中频信号分别进行防雷避雷处理。