1引言
現代電子技術和信息技術的集成度越來越高、密度越來越大，電路模塊之間、設備之間的干擾問題日益突出，已經到了嚴重影響設備功能的程度。另一方，電子設備的迅速增加也導致了電磁環境的進一步惡化。電磁輻射不僅對電子設備會產生不良影響，還會對人體健康造成危害，影響人類賴以生存的自然環境。
為了解決電磁兼容問題，我國強制實施了電磁兼容標準。該標準對電子設備產生的電磁干擾進行了限制，也對電子設備的抗干擾性提出了要求。國標和國軍標
對軍事電子裝備的電磁兼容性做出了詳細的規范和標準。脈沖雷達發射機輸人、輸出功率大，工作在脈沖工作狀態，是雷達系統中電磁輻射最為嚴重的設備。良
好的電磁兼容性設計是發射機本身、雷達系統乃至其他相關電子設備穩定工作的前提。本文從電磁兼容的三個方面(干擾源、敏感源、禍合途徑)人手，從電訊設
計、結構工藝設計等角度簡要分析并介紹了脈沖雷達發射機的電磁兼容性設計一思路和方法。
2脈沖雷達發射機干擾源分析

脈沖雷達發射機不管采用柵極調制方式還是陰極調制方式都工作在高壓大電流的脈沖狀態，一般由發射管、脈沖調制器、直流高壓電源和控制保護等單元模
塊組成(組成框圖見圖1)

當發射機正常工作時，其木身就是一個強干擾源，干擾源主要來自以下幾方面。
2. 1脈沖調制干擾
發射機工作時，受定時信號的控制，脈沖調制器為發射管提供性能合乎要求的視頻調制脈沖，將直流高壓電源的能量轉換為脈沖能量。這種工作狀態相當于一個電控電容放電式脈沖源，電原理如圖2所示。
回路的等效電路如圖3所示，為一個標準的RLC串聯放電回路。當開關S在!=0時刻接通，電路的方程為

由公式可知，脈沖電流的峰值與回路電感L、電容能W和負載電阻R有關。由于發射機上作在周期脈沖狀態，脈沖電壓高、電流大，在調制開關及發射管
導通與關斷的瞬間會產生電磁脈沖，通過各種藕合途徑進入相鄰電路的電磁脈沖能量在設備元器件上或組件輸人端建立的電流、電壓一旦超過某一閥值，輕則使
電路受到干擾，重則造成元器件或組件的損傷。

2. 2高壓開關電源干擾
為了提高整機效率、減小體積，現代雷達的發射機中高壓電源一般都采用開關電源，開關電源的形式有許多種，但不管何種形式的開關電源，其核心部分都是一個高電壓、大電流的受控脈沖信號源，開關電源內脈沖信號產生的諧波電平對于其他電子設備來說即是EMI信號;另外，由于其開關器件工作在高頻通斷狀態，高頻的快速瞬變過程本身就是一電磁騷擾(EMD )源，它產生的EMI信號有很寬的頻率范圍，又有一定的幅度。很強的電磁騷擾信號通過空間輻射和電源線
的傳導而干擾鄰近的敏感設備。除了功率開關管和高頻整流二極管外，產生輻射干擾的主要元器件還有脈沖變壓器及濾波電感等。
2. 3微波泄漏
根據不同體制雷達的使命和功能，發射機的工作頻段會有所不同。電磁波的傳輸主要有兩種途徑，一種是采用波導傳輸，另一種是采用同軸線傳輸。不管
采用哪種傳輸方式，在接口處都會有不同程度的微波泄漏;另外，微波匹配、檢測等器件也會產生泄漏。
3電磁兼容設計
發射機內部及對外部相關設備的干擾主要有兩種途徑:傳導干擾和輻射干擾。傳導干擾信號可分為兩類:一類是共模干擾信號，相線與地線和中線與地線之
間存在的電位相等相位相同的信號;第二類是差模干擾信號，相線與中線之間存在的相位相差1800。減小電磁干擾的途徑主要是采取減小十擾源的輻射、切斷
干擾途徑、提高設備的抗干擾能力等措施。下面從電路設計、電纜設計、接地設計、印制板設計、結構設計等方面簡要介紹發射機電磁兼容設計的思路及方法。
3. 1電路設計
電路設計的主要目的在于抑制傳導干擾和輻射干擾，增強電路本身的抗干擾能力。
(1)傳導干擾抑制
抑制傳導干擾相對比較容易，只要使用適當的EMI濾波器，就能將其在電源線的EMI信號電平抑制在相關標準規定的限值內。選擇電源濾波器的原則是
“阻抗失配”原則，要使EMI濾波器對EMI干擾信號有最佳的衰減效果，濾波器端接的阻抗應使濾波器處于嚴重失配狀態，失配越厲害，實現的衰減越理想，得到的插人損耗性能越好。即如果噪聲源和負載內阻是低阻抗的，則與之連接的濾波器的輸人輸出阻抗應是高阻抗;如果噪聲源和負載內阻是高阻抗的，則與之連接的濾波器的輸人輸出阻抗應是低阻抗。根據上述對發射機內電磁干擾源的分析可知，傳導十擾的來源主要是高壓開關電源，因此主要在高壓開關電源的輸人端
口增加適當的EMI電源濾波器即可。開關電源中共模干擾是由載流導體與大地之間的電位差產生的，其特點是兩條線上的雜訊電壓是同電位同向的;而差模
干擾則是由載流導體之間的電位差產生的，其特點是兩條線卜的雜訊電壓是同電位反向的。線路上干擾電壓的這兩種分量通常是同時存在的。由于線路阻抗的
不平衡，兩種分量在傳輸中會互相轉變，情況十分復雜。典型的EMI濾波器包含了共模雜訊和差模雜訊兩部分的抑制電路。
在實際使用中，由于設備所產生的共模和差模的成分不一樣，可適當增加或減少濾波元件。開關電源所產生的干擾以共模十擾為主，在設計濾波電路時可
嘗試去掉差模電感，再增加一級共模濾波電感。發射機的高壓電源一般功率都比較大，常采用三相電源供電，因此電源濾波器常采用如圖4所示的濾波電路。
另外，根據高壓開關電源的工作頻率，同時從低頻諧波和高頻諧波兩方面考慮，選用電源濾波器。具體電路的調整一般要經過EMI試驗后才能有滿意的結果。
選擇了合適的電源濾波器后，電源濾波器能否正確安裝對濾波效果也有很大的影響。電源濾波器的安裝位置應選在設備的人口處，輸人線要短，以減少輻射

(2)輻射樸擾抑制
如前所述，脈沖調制器和開關電源是兩個很強的騷擾源，要降低輻射干擾，可應用電壓緩沖電路(如在開關管兩端并聯RCD緩沖電路)或電流緩沖電路(如
在開關管的集電極仁串聯適量的電感)。電感在功率開關管導通時能避免集電極電流突然增大，同時也可以減少整流電路中沖擊電流的影響。應采用恢復電荷
小且反向恢復時間短的整流二極管。另外，在整流二極兩端套磁珠和并聯RC吸收網絡均可減少一I幾擾，電阻、電容的取值可為幾歐姆和數千皮法，電容引線應盡可能短，以減少引線電感。負載電流越大，續流結束時流經整流二極管的電流也越大，二極管反向恢復的時間也越長，則尖峰電流的影響也越大。采用多個整流二極管并聯來分擔負載電流，可以降低短路峰值電流的影響。將高頻脈沖變壓器、高頻輸出整流濾波等元件放在油箱中，既可減小耐壓空間，又可以將磁力線限制在磁阻小的屏蔽體內。
(3)電路抗千擾
濾波器對于濾出連續射頻干擾是十分有效的，但是在實際上作中常會遇到另一類干擾:瞬態于擾。瞬態干擾是指時問很短但幅度較大的電磁干擾。這就需
要使用過壓保護器，對敏感電路加以保護。過壓保護器一般可選用壓敏電阻、瞬態吸收二級管、氣體放電管等。壓敏電阻寄生電容較大，不適合頻率較高的場合;
瞬態吸收二級管響應時間短，鉗位電壓低，承受峰值電流較小，器件的寄生電容較大，如在高速數據線_!二使用，要用特制的低電容器件;y體放電管承受電流大，寄生電容小，響應時間長。由于導通維持電壓很低，會有跟隨電流，不能在直流環境中使用(放電管不能斷開)，在交流中使用也要注意(跟隨電流會超過器件的額定功率值)，可以在泄放電路中串聯一個電阻來限制電流幅度。

輸人輸出接日信號盡量隔離傳送，需要與數字電路相連的接口應使用緩沖器，比較理想的接C1是光電禍合器;在供電電源上適當串聯限流電阻、去禍電感和
去禍電容，阻止高頻干擾由電源線串人器件內部損壞器件;集成電路芯片的電源端、信號輸出端對地并聯高頻電容，能有效濾除高頻干擾。
3. 2電纜設計
.電源輸人電纜盡量采用屏蔽線，焊接時電纜屏蔽層兩端就近接地;
.信號線盡量選用雙絞;
.使用同軸電纜時，注意外層的端接和兩端電路的接地，不要形成除了外層以外的第二條回流路徑;
.對于設備外部的電纜，確保屏蔽層與屏蔽機箱之間的低阻抗搭接;
.盡量不將性質不同的信號線安排在一個連接器或電纜中。
3. 3接地設計
理想的參考地是一個零電位、零阻抗的物理實體，任何電流通過它時都不會產生壓降，但理想的參考地并不存在，所謂理想的接地平面也只是相對和近似的。
在發射機柜中，設備的參考地實際L就是機柜外殼。在發射機柜中采用三地分開的接地設計，即數字地、模擬地和機殼地分開，三地最終與大地排線相連。而各
個模快的數字地和模擬地在機柜內部均采用并聯單點接地法，這樣可以盡量減小不同電路問的地線電流造成的互相干擾。另外，將高壓主回路走線與低壓及信
號線分開，結合三地分開設計，可非常有效地降低輻射及傳導干擾。
3. 4印制板設計
.按照電路的工作頻率、電平大小、數字電路/模擬電路劃分，將不同性質的電路分別布置在線路板的不同區域，使干擾電路與敏感電路遠離;
.不同區域的電路使用不同的地線，不同的地線在一點連接起來;
.關鍵信號線的臨近設置回流線;
.雙層線路板設置用地線網格;
，高速時鐘電路盡量遠離I/0端口，高速時鐘線盡量短，不要換層，拐角不要900;
.芯片上安裝的散熱片要多點接到信號地上;
.電源去藕電容與芯片電源引腳和地線引腳之間的引線盡量短。
3. 5結構電磁兼容性設計
屏蔽是抑制電磁干擾，實現電磁輻射防護的主要手段之一，其目的是采用屏蔽體包圍電磁干擾源抑制電磁干擾源對周圍空間的接受器的干擾，或者采用屏
蔽體包圍接受器，以避免干擾源對其造成干擾〔““。為了很好地抑制發射機電磁干擾，在發射機結構設計時就應該考慮機柜及印制板模塊的電磁屏蔽設計。
.機柜屏蔽設計
在雷達系統中，由于發射機的功能相對獨立，一般都單獨由一個機柜組成。這樣，發射機柜的屏蔽設計也具有相對獨立性。在屏蔽設計時只要重點考慮通
風、散熱、電源和通信導線的接口以及由于指示、檢測等原因無法完全屏蔽的部位，采取針對性的屏蔽措施就能起到較好的屏蔽效果。具體措施有:機柜_[活動
結合處的金屬表面必須導電，根據需要使用導電漆和電磁密封襯墊;考慮電磁密封襯墊與屏蔽體基體的電化學相容性，電化學不相容時，用適當的環境密封措
施，隔絕潮氣;機柜作為系統的參考地，所有結合處的阻抗必須控制得很低;機柜上的縫隙或孔洞盡量遠離強輻射源或敏感電路;通風口上使用屏蔽網或蜂窩板，
蜂窩板與機柜之間必須使用電磁密封襯墊等。
.模塊的電磁屏蔽設計
對機柜內的小信號和控制電路等印制板模塊用屏蔽盒屏蔽起來;高壓開關電源的整流、逆變部分用屏蔽盒屏蔽起來。

 4結束語
良好的電磁兼容性設計是提高雷達發射機可靠性重要途徑。目前，大部分產品在設計之初對電磁兼容性的考慮不足，產品設計定型以后才發現種種電磁
干擾問題，既要在原來產品的基礎上進行改造，又要保持原來產品的電路和結構，其難度很大。本文在大量實踐的基礎上，從設計思路上提出了行之有效的EMI
抑制措施。