隨sui著zhe計ji算suan機ji技ji術shu的de發fa展zhan，數shu字zi式shi控kong製zhi器qi被bei廣guang泛fan應ying用yong於yu飛fei機ji和he無wu人ren機ji領ling域yu，數shu字zi式shi控kong製zhi器qi較jiao模mo擬ni式shi控kong製zhi器qi有you諸zhu多duo優you點dian
，但dan對dui其qi應ying用yong也ye帶dai來lai一yi些xie負fu麵mian影ying響xiang，較jiao為wei突tu出chu的de是shi在zai飛fei機ji機ji載zai設she備bei環huan境jing下xia的de電dian磁ci兼jian容rong問wen題ti，若ruo不bu采cai取qu相xiang應ying的de電dian磁ci兼jian容rong設she計ji和he工gong程cheng方fang法fa的de解jie決jue
，則ze會hui產chan生sheng嚴yan重zhong問wen題ti。
 

本(ben)文(wen)針(zhen)對(dui)某(mou)飛(fei)機(ji)機(ji)載(zai)數(shu)字(zi)式(shi)控(kong)製(zhi)器(qi)在(zai)電(dian)磁(ci)兼(jian)容(rong)性(xing)試(shi)驗(yan)中(zhong)遇(yu)到(dao)的(de)問(wen)題(ti)，通(tong)過(guo)電(dian)磁(ci)理(li)論(lun)分(fen)析(xi)和(he)工(gong)程(cheng)實(shi)踐(jian)手(shou)段(duan)對(dui)其(qi)進(jin)行(xing)具(ju)體(ti)分(fen)析(xi)，係(xi)統(tong)提(ti)出(chu)了(le)數(shu)字(zi)式(shi)控(kong)製(zhi)器(qi)的(de)電(dian)磁(ci)兼(jian)容(rong)性(xing)設(she)計(ji)方(fang)法(fa)，通(tong)過(guo)相(xiang)關(guan)工(gong)程(cheng)實(shi)踐(jian)解(jie)決(jue)了(le)電(dian)磁(ci)兼(jian)容(rong)試(shi)驗(yan)中(zhong)的(de)輻(fu)射(she)發(fa)射(she)和(he)傳(chuan)導(dao)發(fa)射(she)超(chao)標(biao)問(wen)題(ti)
，並(bing)通(tong)過(guo)電(dian)磁(ci)兼(jian)容(rong)性(xing)試(shi)驗(yan)驗(yan)證(zheng)了(le)設(she)計(ji)與(yu)工(gong)程(cheng)方(fang)法(fa)的(de)可(ke)行(xing)性(xing)。
 

1
、電磁兼容性試驗要求
 

機載設備電磁兼容性試驗的內容包括傳導發射
、輻射發射、傳導敏感度和輻射敏感度。對於機載數字式控製器的電磁兼容設計必須根據機載環境、幹擾源的特點以及傳播途徑，從係統設計、機械結構設計
、濾波器設計和接地設計等方麵進行。

2、係統構型及電磁幹擾源
 

該數字式控製器的主要功能是采集、記錄、處(chu)理(li)各(ge)種(zhong)傳(chuan)感(gan)器(qi)信(xin)號(hao)和(he)輸(shu)入(ru)的(de)數(shu)字(zi)信(xin)號(hao)，根(gen)據(ju)設(she)置(zhi)好(hao)的(de)控(kong)製(zhi)率(lv)
，實(shi)現(xian)對(dui)係(xi)統(tong)的(de)輸(shu)出(chu)控(kong)製(zhi)。某(mou)數(shu)字(zi)式(shi)控(kong)製(zhi)器(qi)係(xi)統(tong)架(jia)構(gou)圖(tu)及(ji)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)傳(chuan)播(bo)路(lu)徑(jing)如(ru)圖(tu)1所示。

 

圖1：數字式控製器係統架構圖
 

該控製器的CPU是主處理模塊，CPU模塊內主要電磁幹擾源有兩個，如圖1所示，20 MHz的晶振是CPU模塊中的主處理器工作時鍾，同時也是底板總線的時鍾;3.686 4 MHz的晶振是CPU模塊中RS-422A總線通訊的時間基準。AIO模塊中2.4 kHz的交流激勵電壓用於LVDT傳感器的激勵電源。DIO模塊主要用於離散量的調理和功率輸出等，這裏並無明顯的頻率幹擾源
，基本是54係列的門電路。PS模塊將飛機上的27 V電源轉換為控製器內使用的二次電源。

3
、電磁幹擾源分析
 

圖1顯示了該數字式控製器內的主要幹擾源及傳播途徑，即20 MHz、3.686 4 MHz的晶振和2.4 kHz的交流激勵電壓。通常幹擾源對外部的幹擾有兩種傳播途徑：一是通過為幹擾源器件供電電源線傳播出機箱導致的傳導發射超標;另一種是通過空間輻射傳播出機箱導致的輻射發射超標。因此
，對電磁幹擾的抑製措施也主要通過這兩個途徑進行。

傳chuan導dao發fa射she超chao標biao就jiu是shi幹gan擾rao信xin號hao沿yan著zhe電dian源yuan線xian或huo信xin號hao線xian傳chuan播bo到dao機ji箱xiang外wai部bu，幹gan擾rao信xin號hao沿yan電dian源yuan線xian的de傳chuan導dao又you分fen為wei幹gan擾rao源yuan直zhi接jie通tong過guo電dian源yuan線xian傳chuan播bo和he幹gan擾rao輻fu射she到dao空kong間jian被bei電dian源yuan線xian接jie收shou後hou再zai傳chuan播bo兩liang種zhong方fang式shi。當dang機ji載zai計ji算suan機ji係xi統tong不bu能neng滿man足zu有you關guan電dian磁ci幹gan擾rao的de限xian製zhi要yao求qiu時shi

，尤you其qi是shi不bu能neng通tong過guoGJB151A標準中的CE102時，最大可能的原因是電源線的濾波和防輻射措施不到位。

數(shu)字(zi)式(shi)控(kong)製(zhi)器(qi)的(de)機(ji)箱(xiang)上(shang)有(you)孔(kong)縫(feng)及(ji)連(lian)接(jie)器(qi)和(he)電(dian)纜(lan)，而(er)孔(kong)縫(feng)和(he)電(dian)纜(lan)是(shi)效(xiao)率(lv)較(jiao)高(gao)的(de)電(dian)磁(ci)波(bo)發(fa)射(she)與(yu)接(jie)收(shou)天(tian)線(xian)，空(kong)間(jian)的(de)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)通(tong)常(chang)首(shou)先(xian)被(bei)電(dian)纜(lan)接(jie)收(shou)
，然(ran)後(hou)傳(chuan)入(ru)到(dao)計(ji)算(suan)機(ji)中(zhong)，造(zao)成(cheng)電(dian)路(lu)的(de)誤(wu)動(dong)作(zuo)。當(dang)機(ji)載(zai)計(ji)算(suan)機(ji)係(xi)統(tong)不(bu)能(neng)滿(man)足(zu)有(you)關(guan)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)的(de)限(xian)製(zhi)要(yao)求(qiu)時(shi)，尤(you)其(qi)是(shi)不(bu)能(neng)通(tong)過(guo)GJB151A標準中的RE102時，最大可能的原因是孔縫和電纜的電磁幹擾泄露。

4、電磁兼容性設計
 

4.1 整機係統電磁兼容性設計
 

在對數字式控製器進行係統架構設計、模塊功能分配、機箱模塊配置以及連接器信號定義時，進行了電磁兼容性設計。

數字式控製器的20 MHz和3.686 4 MHz兩個時鍾晶振，是電磁兼容設計控製的重點對象，為了減小其在空間的輻射，在印製板布局時，將20 MHz晶振布在距離處理器芯片的時鍾管腳最近處，而3.686 4 MHz晶振布在距離RS-422A通訊協議芯片時鍾管腳最近處;走線時，將其走在印製板的內層
，並處於兩層地之間，在時鍾線周圍加地線包裹;為減少電源線上的傳導幹擾，在兩個晶振的+5 V供電電源入口處加磁珠，在28 V電源線入口處增加電源濾波器。
 

lianjieqidexinhaodingyiyeshidiancijianrongxingshejidezhongyaofangmian。zaigaishilizhong
，duishuzishikongzhiqidexinhaojinxingfenlei，jiangkangganraonengliruodemonixinhaohekangganraonengliqiangde28 V電源及功率離散量信號、通訊信號和調試接口均定義在一個連接器內，這樣就在製作電纜時，將功率信號

、電源、模擬信號
、調試信號相互分開，降低了高頻對模擬信號的幹擾。

4.2 機械結構電磁兼容性設計
 

對(dui)數(shu)字(zi)式(shi)控(kong)製(zhi)器(qi)而(er)言(yan)
，設(she)計(ji)製(zhi)作(zuo)具(ju)有(you)良(liang)好(hao)屏(ping)蔽(bi)效(xiao)能(neng)的(de)機(ji)箱(xiang)和(he)模(mo)塊(kuai)殼(ke)體(ti)，是(shi)實(shi)現(xian)電(dian)磁(ci)屏(ping)蔽(bi)的(de)關(guan)鍵(jian)。機(ji)箱(xiang)屏(ping)蔽(bi)效(xiao)能(neng)不(bu)僅(jin)取(qu)決(jue)於(yu)屏(ping)蔽(bi)體(ti)材(cai)料(liao)
，還(hai)取(qu)決(jue)於(yu)屏(ping)蔽(bi)體(ti)結(jie)構(gou)，所(suo)有(you)機(ji)箱(xiang)表(biao)麵(mian)均(jun)有(you)孔(kong)縫(feng)。因(yin)此(ci)，必(bi)須(xu)仔(zai)細(xi)處(chu)理(li)孔(kong)縫(feng)
，防(fang)止(zhi)通(tong)過(guo)孔(kong)縫(feng)泄(xie)露(lu)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)信(xin)號(hao)。該(gai)控(kong)製(zhi)器(qi)在(zai)機(ji)箱(xiang)蓋(gai)板(ban)和(he)箱(xiang)體(ti)之(zhi)間(jian)加(jia)共(gong)模(mo)壓(ya)導(dao)電(dian)橡(xiang)膠(jiao)，機(ji)箱(xiang)蓋(gai)板(ban)螺(luo)釘(ding)之(zhi)間(jian)的(de)距(ju)離(li)設(she)置(zhi)入(ru)/2。對於連接器和機箱之間的縫隙
，采用對高頻具有良好導電性的橡膠條實現密封。
 

開關電源模塊內的控製器的頻率最大有十幾kHz，但由於其控製的MOS管(guan)和(he)變(bian)壓(ya)器(qi)通(tong)過(guo)的(de)電(dian)流(liu)較(jiao)大(da)，因(yin)此(ci)，也(ye)會(hui)產(chan)生(sheng)較(jiao)大(da)的(de)幹(gan)擾(rao)
，需(xu)通(tong)過(guo)給(gei)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)模(mo)塊(kuai)單(dan)獨(du)增(zeng)加(jia)殼(ke)體(ti)實(shi)現(xian)雙(shuang)層(ceng)屏(ping)蔽(bi)，以(yi)達(da)到(dao)較(jiao)好(hao)的(de)屏(ping)蔽(bi)效(xiao)果(guo)。此(ci)外(wai)，需(xu)注(zhu)意(yi)的(de)是(shi)，所(suo)有(you)屏(ping)蔽(bi)效(xiao)果(guo)的(de)實(shi)現(xian)均(jun)依(yi)賴(lai)於(yu)屏(ping)蔽(bi)體(ti)的(de)良(liang)好(hao)接(jie)地(di)，因(yin)此(ci)，必(bi)須(xu)仔(zai)細(xi)處(chu)理(li)機(ji)箱(xiang)的(de)接(jie)地(di)
，測(ce)試(shi)機(ji)箱(xiang)的(de)接(jie)地(di)電(dian)阻(zu)是(shi)否(fou)符(fu)合(he)機(ji)載(zai)設(she)備(bei)的(de)相(xiang)關(guan)標(biao)準(zhun)要(yao)求(qiu)。
 

另外一種結構電磁兼容性設計的方法是對電纜的電磁屏蔽。在進行該控製器的電纜設計製作時，將電源線
、模(mo)擬(ni)量(liang)信(xin)號(hao)和(he)通(tong)訊(xun)信(xin)號(hao)分(fen)別(bie)單(dan)獨(du)做(zuo)電(dian)纜(lan)且(qie)雙(shuang)絞(jiao)屏(ping)蔽(bi)。為(wei)了(le)減(jian)小(xiao)電(dian)路(lu)對(dui)外(wai)的(de)電(dian)磁(ci)輻(fu)射(she)強(qiang)度(du)
，將(jiang)電(dian)源(yuan)線(xian)和(he)對(dui)應(ying)的(de)地(di)線(xian)在(zai)磁(ci)環(huan)上(shang)繞(rao)砸(za)
，或(huo)將(jiang)差(cha)分(fen)信(xin)號(hao)的(de)兩(liang)根(gen)線(xian)在(zai)磁(ci)環(huan)上(shang)繞(rao)砸(za)。而(er)一(yi)組(zu)通(tong)訊(xun)接(jie)口(kou)中(zhong)的(de)發(fa)送(song)和(he)接(jie)收(shou)也(ye)分(fen)別(bie)做(zuo)了(le)屏(ping)蔽(bi)
，還(hai)對(dui)每(mei)個(ge)差(cha)分(fen)電(dian)路(lu)的(de)兩(liang)根(gen)線(xian)分(fen)別(bie)進(jin)行(xing)雙(shuang)絞(jiao)屏(ping)蔽(bi)。電(dian)纜(lan)屏(ping)蔽(bi)層(ceng)的(de)接(jie)地(di)是(shi)通(tong)過(guo)屏(ping)蔽(bi)層(ceng)與(yu)金(jin)屬(shu)連(lian)接(jie)器(qi)外(wai)殼(ke)可(ke)靠(kao)接(jie)地(di)。

4.3 電源濾波器設計
 

該數字式控製器的電源濾波器由電感、電容、共模電感元件構成低通濾波器
，其基本電路如圖2所示。

 

:
圖2：電源濾波器基本電路圖
 

由於控製器的濾波器在安裝過程中不規範，出現了CE102超標的問題，其頻譜曲線如圖3所示。經仔細分析和排查，發現濾波器的輸入輸出線距離較近，將濾波器“短路掉”，根據這一原因
，進行更改後
，CE102頻譜掃描完全在標準範圍內，其頻譜曲線如圖4所示。

 

圖3：輸入輸出線耦合頻譜曲線

圖4：更改後的平鋪曲線
 

4.4 接地設計
 

該數字式控製器中的地包括28 V供電電源地、28V離散量信號地、數字電路地、模擬電路地和機箱搭鐵地。28 V供(gong)電(dian)電(dian)源(yuan)的(de)地(di)線(xian)必(bi)須(xu)單(dan)獨(du)引(yin)線(xian)，不(bu)能(neng)用(yong)機(ji)箱(xiang)搭(da)鐵(tie)作(zuo)為(wei)地(di)線(xian)
，在(zai)處(chu)理(li)時(shi)也(ye)是(shi)單(dan)獨(du)引(yin)一(yi)根(gen)地(di)線(xian)
，不(bu)與(yu)機(ji)箱(xiang)連(lian)接(jie)。數(shu)字(zi)電(dian)路(lu)地(di)是(shi)機(ji)載(zai)計(ji)算(suan)機(ji)的(de)二(er)次(ci)電(dian)源(yuan)地(di)，因(yin)此(ci)，其(qi)地(di)線(xian)中(zhong)有(you)大(da)量(liang)的(de)高(gao)頻(pin)電(dian)流(liu)
，為(wei)了(le)抑(yi)製(zhi)數(shu)字(zi)電(dian)路(lu)對(dui)模(mo)擬(ni)電(dian)路(lu)所(suo)帶(dai)來(lai)的(de)幹(gan)擾(rao)，將(jiang)數(shu)字(zi)電(dian)路(lu)與(yu)模(mo)擬(ni)電(dian)路(lu)分(fen)開(kai)布(bu)線(xian)
、鋪設地層，並減少相互影響。模擬電路地也是機載計算機的二次電源地
，通常會有混合電路芯片如A/D轉zhuan換huan器qi是shi既ji有you模mo擬ni電dian源yuan
，又you有you數shu字zi電dian源yuan供gong電dian，且qie隻zhi有you兩liang種zhong電dian源yuan共gong地di後hou

，芯xin片pian才cai能neng正zheng常chang工gong作zuo。將jiang芯xin片pian的de數shu字zi地di和he模mo擬ni地di管guan腳jiao通tong過guo一yi根gen最zui短duan的de印yin製zhi板ban走zou線xian相xiang連lian，即ji單dan點dian接jie地di，以yi免mian形xing成cheng地di環huan路lu。
 

為(wei)保(bao)證(zheng)整(zheng)個(ge)控(kong)製(zhi)器(qi)的(de)參(can)考(kao)地(di)穩(wen)定(ding)，也(ye)為(wei)了(le)確(que)保(bao)控(kong)製(zhi)器(qi)和(he)其(qi)他(ta)機(ji)載(zai)設(she)備(bei)電(dian)氣(qi)互(hu)聯(lian)具(ju)有(you)統(tong)一(yi)的(de)參(can)考(kao)，將(jiang)整(zheng)個(ge)係(xi)統(tong)的(de)地(di)與(yu)機(ji)箱(xiang)通(tong)過(guo)單(dan)點(dian)接(jie)地(di)
，而(er)機(ji)箱(xiang)通(tong)過(guo)搭(da)鐵(tie)線(xian)與(yu)飛(fei)機(ji)機(ji)體(ti)或(huo)大(da)地(di)可(ke)靠(kao)連(lian)接(jie)。

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