تحليل شامل 360 درجة للتداخل الكهرومغناطيسي وتصميم EMC لدارات الرادار

للرادارات الحديثة متطلبات أعلى وأعلى لجودة طيف الإشارة ، وتتطلب من الرادار العمل بشكل موثوق في بيئات التداخل الكهرومغناطيسي القاسية. هذا يضع متطلبات أعلى لقدرة التداخل الكهرومغناطيسي المضادة وتصميم التوافق الكهرومغناطيسي لأنظمة دوائر الرادار. نظرًا لأن الإخراج الطفيلي لإشارة الرادار لا يتم إنشاؤه فقط في عملية تحويل الإشارة ، ولكنه يرتبط أيضًا بالتداخل الخارجي للنظام ، والتداخل بين الدوائر ، والتصميم الهيكلي ، وتصميم العملية ، ومطابقة نقل الإشارة لنظام الدائرة ، من الضروري تطوير المتطلبات المتوافقة الكهرومغناطيسية لنظام الدائرة ، بالإضافة إلى حل معقول ، التصميم صحيح ، ولكن يجب أيضًا الانتباه إلى النقاط التالية.

أ. اتخاذ تدابير فعالة مثل التأريض المعقول للدوائر والفصل بين الدوائر لقمع جميع الإشارات غير ذات الصلة.

ب. يجب أن يكون تصميم التجميع وتخطيط الدائرة وترتيبها صحيحًا ومعقولًا.

ج. يجب اعتماد تصميم العملية المتقدم ، ويجب أن يكون تصميم yongucase جميلًا ومعقولًا لمرفقات المعدات الإلكترونية

د. تقوية عزل الإمداد الإلكتروني لدروع EMC بين دوائر الوحدة والكابلات وبين أنظمة الدوائر.

تحليل التوافق الكهرومغناطيسي وتصميم نظام الدائرة

عندما يتكون نظام الدائرة من دوائر إلكترونية ذات جودة عالية لإكمال وظيفة معينة ، بالإضافة إلى مخطط النظام الصحيح ، فإن تصميم التوافق الكهرومغناطيسي مهم جدًا أيضًا. يعد تصميم التوافق الكهرومغناطيسي أكثر أهمية خاصة بالنسبة لنظام الإشارات عالي الاستقرار وبعض أنظمة الدوائر المعقدة في الرادارات الحديثة وأنظمة الدوائر التي تعمل في بيئات كهرومغناطيسية قاسية. فيما يلي تحليل تفصيلي لمشكلة التوافق الكهرومغناطيسي لنظام الدائرة ، واقتراح إجراءات وطرق التنفيذ ذات الصلة.

1. التوافق الكهرومغناطيسي لنظام الطاقة

هناك ثلاثة أشكال من التداخل في نظام إمداد الطاقة: الأول هو التداخل من خارج النظام ، مثل إشارة التداخل الناتجة عن التداخل من شبكة طاقة التيار المتردد والمجال المغناطيسي للتداخل ؛ والثاني هو إشارة التداخل التي يولدها النظام نفسه ، مثل مرشح التصحيح بعد تداخل التموج ، والنبض الحاد الناتج عن تنظيم جهد الثايرستور ، والنبض عالي التردد الناجم عن مصدر طاقة التبديل ، وتسرب التردد العالي مصدر الطاقة والضوضاء الناتجة عن أنبوب Zener ، وما إلى ذلك ؛ والثالث هو إشارة تداخل المجال على اتصال النظام. . لقمع أو إضعاف إشارات التداخل هذه ، يجب تصميم نظام الطاقة بعناية من أجل التوافق الكهرومغناطيسي.

أ. أضف التدريع الإلكتروني وتدابير العزل لمحول الطاقة

يجب أن يكون كل محول طاقة عبارة عن إلكترونيات محمية إلكتروستاتيكيًا بين المرحلتين الأولية والثانوية لعزل التداخل من الشبكة الأولية. يجب أن تغطي مصادر الطاقة المهمة المحول بأكمله بمواد نفاذية مغناطيسية عالية للحماية المغناطيسية لقمع التداخل الناجم عن المجال المغناطيسي للمحول والمجالات المغناطيسية الخارجية. يجب أن تكون هذه العزلة الكهروستاتيكية والدرع المغناطيسي للإلكترونات مؤرضة بشكل موثوق.

ب. يجب أن يكون محول الطاقة بعيدًا قدر الإمكان عن الدائرة الإلكترونية ، وذلك لتقليل تداخل تردد الطاقة والمجال المغناطيسي لمصدر طاقة التيار المتردد.

ج. في نظام الدائرة ، إذا كانت هناك دوائر تناظرية ودوائر رقمية في نفس الوقت ، فيجب تشغيل الدوائر التناظرية والدوائر الرقمية بشكل منفصل. يمنع عابر وقت الصعود السريع في الدوائر الرقمية من التأثير على الدوائر التناظرية من خلال مصدر الطاقة.

د. قم بتجميع الدائرة بشكل معقول ، أرضي بشكل صحيح ، قم بتركيب الأسلاك ووضع الكابلات بشكل صحيح. يجب أن يأخذ اختيار مواد شبكة التدريع المغناطيسية والكهرومغناطيسية المناسبة في الاعتبار الحجم والوزن والتكلفة.

2. التوافق الكهرومغناطيسي لنظام إرسال الإشارات

هناك جانبان رئيسيان للتداخل أثناء إرسال الإشارة. الأول هو أنه عندما تمر الإشارة عبر خط النقل ، يتم إنشاء مجال كهرومغناطيسي حولها ، وستؤدي هذه المجالات الكهرومغناطيسية إلى تحفيز التيار في الموصلات المحيطة لتشكيل إشارة تداخل ؛ والآخر هو أن الإشارة تنعكس بشكل عام أثناء عملية الإرسال ، ويتم تحويل الإشارة المنعكسة إلى دوائر أخرى لتكوين إشارة تداخل. يمكن اتخاذ التدابير التالية بشكل عام للتغلب على التداخل الناجم عن الإرسال.

أ. تقوية التدريع الكهرومغناطيسي. بالنسبة للترددات المختلفة والأنواع المختلفة من دوائر الوحدة ، يمكن أن يقلل التدريع المشترك من التأثير المتبادل.

ب. تعزيز المطابقة والعزل لإشارة الإرسال ، بحيث يكون لمدخل الإشارة وخرجها شبكات مطابقة ، وزيادة مستوى العزل بشكل مناسب لتقليل تداخل الانعكاس.

ج. قمع جميع الإشارات غير المجدية ، حتى لو كانت خارج نطاق التردد للدائرة ، ينبغي اتخاذ تدابير الكبت. نظرًا لأن المضخمات العادية ومضاعفات التردد وخلاطات التردد وفواصل التردد جميعها لها خصائص غير خطية ، فمن الممكن تحويل الإشارات خارج النطاق إلى نطاق النطاق الترددي الفعال للدائرة. لذلك ، إذا لزم الأمر ، ينبغي إضافة مرشحات مختلفة لقمع الإشارات غير المطلوبة.

د. الأسلاك المعقولة والترتيب المعقول للدوائر. قد تصبح خطوط النقل على اللوحة المطبوعة هوائيات إرسال وهوائيات استقبال. لذلك ، يجب ترتيبها بشكل معقول ويجب تقصير أطوالها قدر الإمكان لتقليل تداخلها المتبادل.

3. التوافق الكهرومغناطيسي لنظام الأسلاك الأرضية

نظرًا لكونه السلك الأرضي لنظام الدائرة ، فإن المهمة الأساسية هي إجراء اتصال جيد وتقليل محاثة التأريض ومقاومة التأريض.

اجعل تيار الأرض أقل قدرًا وقلل من الحث المتبادل.

في نظام الدائرة ، يجب فصل أرضية الإشارة التناظرية وأرض الإشارة الرقمية وأرض الضوضاء بشكل عام ، كما تحتاج بعض الأنظمة إلى أرضية حماية منفصلة. يتم استخدام الأرض التناظرية للدوائر التناظرية وإمدادات الطاقة الخاصة بهم ؛ يتم استخدام أرضية الإشارة الرقمية للدوائر الرقمية وإمدادات الطاقة الخاصة بهم ؛ يتم استخدام الضوضاء الأرضية للحجب الكهروستاتيكي لمحولات طاقة التيار المتردد ودرع المحولات ، وتدريع خط إمداد طاقة التيار المتردد وأجهزة الإرسال ، وما إلى ذلك. يجب عدم الخلط بين هذه الأسلاك الأرضية وتوصيلها في نظام الدائرة ، بحيث يتم توصيلها بالأرض عند نقطة واحدة خارج النظام.

4. تصميم التوافق الكهرومغناطيسي لتكنولوجيا وهيكل الدوائر

لا يمكن النظر إلى التوافق الكهرومغناطيسي على أنه مسألة تخص مصممي الدوائر فحسب ، بل يجب أيضًا تنسيقه عن طريق العملية و الضميمة الإلكترونية التدريع  أفراد الهيكل لإكمال تصميم معقول معًا. لأنه سواء كان ذلك هو إعداد السلك الأرضي ، أو ترتيب الكبل ، أو تصميم المظهر لجسم التدريع للمجموعة الإلكترونية ، فإن ترتيب الدمج الإلكتروني ووضع المحول ، واختيار المواد المختلفة هي جميع قضايا الهيكل الإلكتروني.

ستؤثر معالجة جسم التدريع وتصنيع اللوحة المطبوعة وإرسالها وتجميع الدائرة بشكل مباشر على تأثيرات التدريع والإشعاع والتوصيل ، وهي مشكلة عملية. يجب الانتباه إلى القضايا التالية عند التصميم.

أ. قسّم ودمج بشكل معقول الدوائر الإلكترونية للوحدة بحيث يمكن دمجها في دوائر كتلة وظيفية مختلفة وفقًا لوظائفها. خاصة بالنسبة لدائرة الإشارة النبضية الدورية ، من الأفضل تركها تبدأ وتنتهي في نفس الكتلة الوظيفية ، أي مجمعة في نفس حاوية التدريع EMI.

ب. يجب تجميع الدائرة الرقمية والدائرة التناظرية بشكل منفصل ، ويجب عزل الاتصال بينهما. إذا لزم الأمر ، يمكن استخدام أجهزة التوصيل الكهروضوئية لعزلها تمامًا.

ج. بالنسبة للكابلات التي تنقل إشارات ثابتة للغاية ، إذا لزم الأمر ، أضف أغطية حماية emi للكابلات ، أو استخدم كبلات شبه صلبة وكابلات صلبة.

د. يجب أن يكون ترتيب الدوائر والمكونات معقولًا ، ولا يجعل الإشارة دائرية ، ويقلل من المخرجات والمدخلات والاقتران المتبادل في المواقف المختلفة.

ه. حاول اختيار دائرة تركيب مستوية ، ولا تؤرض مساحة كبيرة ، ومقاومتها لإشعاع المجال الكهرومغناطيسي أفضل من مقاومة الدائرة ثلاثية الأبعاد ، والتي يمكن أن تقلل بشكل كبير من إشعاع المجال.

و. انتبه بشكل خاص لدارات الضوضاء ، وموضع تجميع مكونات الضوضاء ، والتعامل مع أسلاكها الأرضية ، مثل: المرحلات ، ومحولات الطاقة ، والأجهزة عالية الطاقة والتيار العالي ، ودوائر النبض عالية الجهد.

ز. لا تقم بتركيب مكونات عالية الطاقة وعالية التيار على الدرع لمنع عودة التيار من التسبب في تداخل اقتران غير ضروري من خلال التدريع من التداخل الكهرومغناطيسي.

5. تصميم درع مغناطيسي كهربائي

 في تصميم التوافق الكهرومغناطيسي ، يعد المظهر والتصميم الهيكلي للدرع جانبًا مهمًا للغاية. يعتبر الحماية وسيلة مهمة لقمع جميع الإشارات غير ذات الصلة. بشكل عام ، يمكن تقسيمها إلى ثلاثة أنواع: التدريع الكهروستاتيكي ، التدريع المغناطيسي ، التدريع الكهرومغناطيسي.

1. التدريع الكهروستاتيكي

يمكن لأي جسمين مشحونين في الفضاء أن يولدا مجالًا إلكتروستاتيكيًا ، وسيؤدي التغيير في جهد أحدهما بالتأكيد إلى تغيير في الآخر ، مما يؤدي إلى حدوث كارثة إلكتروستاتيكية. آلية الاقتران الكهروستاتيكي ناتجة عن الفعل الحاد السعوي الموجود بين الدوائر.

أفضل طريقة للتغلب على الكهرباء الساكنة هي استخدام صفيحة معدنية كدرع ثابت. اعزل مصدري التداخل مع لوحة معدنية ، أو قم بتثبيت جميع المكونات على الدائرة على جانب واحد من اللوحة المعدنية ، كما هو الحال في دوائر التركيب السطحي ، للحصول على حماية إلكتروستاتيكية جيدة. يجب مراعاة طريقة التدريع المحددة ، وخاصة حماية التأثير الكارثي للسعة الشاردة ، بشكل كامل في المرحلة الأولى من التصميم.

طريقة التدريع: ضع صفيحة معدنية بين الدائرتين المحميتين ، وقم بعمل توصيلات كهربائية بين الألواح المعدنية والأرض ، كما هو موضح في الشكل 1. بهذه الطريقة ، يتم حظر خطوط الطاقة من نقطة واحدة بواسطة لوحة التدريع ، الذي يلعب دور التدريع الكهروستاتيكي.

يمكن أيضًا تحويله إلى غطاء تدريع ، كما هو موضح في الشكل 2 ، ويمكن أيضًا الحصول على تأثير تدريع جيد. يمكن أن نرى من الشكل 2 أن خط الطاقة عند النقطة A لا يمكن أن يصل إلى النقطة B ، لذلك يمكن أن يلعب أيضًا دورًا جيدًا في التدريع الكهروستاتيكي.

 قم بزيادة المسافة بين A و B لتقليل السعة الشاردة وأيضًا تقليل التأثير الكارثي للسعة ، ولكن هذه الطريقة محدودة بالحجم ولا يمكن استخدامها بشكل عام. يجب إيلاء اهتمام خاص للتلامس الجيد بين الدرع الكهروستاتيكي والأرض. إذا لم يكن الاتصال جيدًا ، فسيكون هناك فرق محتمل بين الدرع والأرض ، مما سيؤثر على تأثير التدريع. لذلك ، من الضروري معالجة صندوق التدريع بموصل ومضاد للتآكل. يجب ألا تكون البراغي والمسامير المستخدمة في التثبيت رفيعة جدًا. حاول أن تجعل التلامس الكهربائي جيدًا ، وتقليل مقاومة التأريض وتقليل محاثة التأريض.

 2. التدريع المغناطيسي

عندما يتدفق التيار في السلك ، عندما يتدفق عبر ملف الحث والمحول ، يتم إنشاء مجال مغناطيسي حوله. ينتشر المجال المغناطيسي من خلال الحث المتبادل في الدائرة. تحفز خطوط المجال المغناطيسي الناتجة عن التيار الفولتية في الدوائر الأخرى من خلال الحث المتبادل.

خاصة عند الترددات المنخفضة التي تقل عن 3KH: يحدث تأثير التداخل الرئيسي بسبب المجال المغناطيسي ، لكن حل الحماية المغناطيسية غالبًا ما يكون مكلفًا وصعبًا. في الرادار ، يستهدف التدريع المغناطيسي بشكل أساسي محولات الطاقة ومعدِّلات الجهد العالي. بشكل عام ، غالبًا ما يتم حماية محول مصدر طاقة منخفض التموج بواسطة permalloy ، وإلا فلن يحقق نتائج جيدة.

3. التدريع الكهرومغناطيسي

ينتج أي نوع من دوائر التيار المتردد مجالات كهربائية ومغناطيسية متناوبة. يرتبط التدريع الكهرومغناطيسي بطبيعة المجال الكهرومغناطيسي وتواتر التغيير والمسافة بين مصدر الإشعاع والمستقبل. في نظام الدائرة الإلكترونية للرادار ، يكون تردد التشغيل أعلى بشكل عام ، وفوق IKHz ، يستخدم الألمنيوم بشكل عام كمادة التدريع الكهرومغناطيسي. يمكن لصندوق حماية الألمنيوم المصنوع من تقنية القطع أن يحمي ويعزل إشارات 300 ميجاهرتز فوق 100 ديسيبل. عندما يكون التردد أقل من] KHz ، يكون المجال المغناطيسي محميًا بشكل أساسي ، ويجب اختيار المواد ذات النفاذية المغناطيسية العالية.

في نظام الدائرة الإلكترونية ، من أجل راحة الأسلاك الداخلية وإخراج الدائرة ووضعها ، تتم إضافة لوحة تغطية إلى صندوق تجميع التدريع. في بعض الأحيان ، من أجل التهوية وتبديد الحرارة ، يتم ثقب الثقوب والشقوق في لوحة التدريع ، مما يؤدي إلى نقاط غير متصلة في جسم التدريع. يتسبب في تسرب الإشارة ويسبب تشويشًا. عندما تواجه هذه المشكلة ، فلا تتردد في تركها يونجوكاسى ، وهي شركة مصنعة لمرفقات المعدات الإلكترونية لمدة 18 عامًا ، ولديها خبرة غنية جدًا في تصميم العبوات الواقية. ما عليك سوى تقديم أفكار تصميم العلبة وحجم ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، يمكنك تخصيص صندوق التدريع المثالي لك. سنقوم بترتيب مواضع المكونات بشكل صحيح بحيث لا تقطع الشقوق والثقوب التيار المستحث. إذا لزم الأمر ، يمكن تغيير الثقوب إلى أدلة موجية مقطوعة لزيادة إضعاف إشعاع الفتحة.

6. تصميم التجمع درع

بالإضافة إلى تصميم الحماية ، تعد تقنية التجميع مهمة جدًا أيضًا ، خاصة لتجميع أنظمة التردد اللاسلكي ، والتي يجب تصميمها بعناية.

بشكل عام ، يجب ملاحظة النقاط التالية.

أ. يجب أن يكون تصميم التدريع للدائرة الداخلية قادرًا على منع تسرب طاقة التردد اللاسلكي للدائرة الإلكترونية نفسها ، وكذلك منع تأثير الطاقة الكهرومغناطيسية الخارجية عليها.

ب. اتخذ تدابير لمنع ردود الفعل غير الضرورية والحوادث بين مراحل الدائرة.

ج. أضف مقاييس ترشيح إلى مصدر الطاقة لتخفيف وإيقاف توصيل إشارات التردد اللاسلكي داخل المجموعة الإلكترونية وبين المجموعة الإلكترونية والمجموعة.

د. كلما كانت مقاومة التأريض RF أصغر ، كان ذلك أفضل.

بالطبع ، يجب أيضًا مراعاة متطلبات الحجم والوزن والتكلفة وما إلى ذلك.

عندما يكون توهين المجال الطفيلي بين الدوائر مرتفعًا نسبيًا ، فمن الأفضل استخدام هيكل صندوق التجميع. يمكن تحويله إلى غرفة عزل واحدة ، أو يمكن تصميمه في غرف عزل متعددة ، أي صندوق تدريع مقسم إلى عدة غرف عزل. هذا النوع من صناديق التجميع لديه عزل أفضل للمجال الإلكتروستاتيكي والمجال الكهرومغناطيسي. أفضل مادة لصنع صندوق التجميع هي الألومنيوم ، وهو رخيص وخفيف الوزن ، وله بشكل عام تأثير عزل جيد على نظام دائرة الرادار. يتميز الألمنيوم بمقاومة جيدة للتآكل ، ودونة قوية ، وقابلية لإعادة التدوير ، وتأثير جيد في تبديد الحرارة ، مما يجعله الخيار الأفضل لمرفقات المعدات الصناعية. لدى Yongucase صناديق تدريع جاهزة بمواصفات وأحجام متعددة ، ويمكن تخصيص الحجم ، والأنودة ، وخدمات فتح الفتحات ، إلخ.

عند تجميع هذه الدروع ، غالبًا ما يتم مواجهة تسربات طويلة في التماس ، ويجب اتخاذ التدابير اللازمة للسماح بالعديد من نقاط الاتصال على التماس الطويل. يمكن استخدام تدابير مثل إضافة البراغي وإضافة الصفائح المرنة والوسادات الموصلة للبطانة. ومع ذلك ، يجب أن ننتبه إلى مقاومة التآكل ، وخاصة مقاومة التآكل الكهروكيميائية ، وإلا لا يمكن الحفاظ على التأثير المرضي لفترة طويلة.

يجب أيضًا مراعاة تداخل سلك التردد اللاسلكي ، ويجب تحديد اتساع إشارة الإرسال بشكل معقول ، ويجب ترتيب اتجاه كبل النظام وخط إشارة النبض بشكل صحيح. لا ينبغي ربط خطوط إشارة التيار المتردد ببعضها البعض ، ولا سيما إشارات النبضة واسعة النطاق التي يجب تمييزها بدقة عن الإشارات عالية النقاء أثناء الإرسال.

باختصار ، يعد تصميم التدريع تصميمًا معقدًا نسبيًا ، ولا يتطلب معرفة التصميم الميكانيكي فحسب ، بل يتطلب أيضًا معرفة الجوانب المختلفة للجثة الكهربائية المعنية.