航天器電子設備電磁兼容性設計

　　屏蔽是利用屏蔽體對干擾電磁波的吸收、發射來達到阻止或減弱電磁能量傳輸的一種措施，能有效阻止電磁波從一個空間向另一空間傳揚，主要用于抑制輻射干擾。屏蔽用低阻抗材料做殼體，把需要隔離的部件包圍起來，被隔離的即可以是干擾源，也可以是防干擾的敏感設備，將屏蔽體和地相連，可以大大減少干擾耦合。

　　二次電源模塊作為設備內部主要干擾源，設計時將其安裝在密封屏蔽的金屬腔體內，殼體與機箱緊密搭接與地導通，從而隔離了二次電源內部干擾信號對外部的輻射干擾，同時也能很好地提高二次電源的抗干擾能力。為增加機箱的屏蔽效果，箱體各面板間設計成卡槽結構，增加各面板接縫處的重疊尺寸，接縫處兩連接面的重疊量與屏蔽效能有關系，增加重疊量相當于增加了縫隙的深度。另外，對機箱殼體的接縫處盡可能增加固定螺釘數量，減少螺釘間距，使得縫隙長度響應減小，使屏蔽效能提高。機箱的表面采用導電陽極化處理，機箱內的各印制板組件也都經過導電陽極化處理，使所有連接面保持導電，最終通過箱體上的接地址與系統殼地相連。

　　3.3 PCB布局布線設計

　　印制電路板中的電磁干擾問題包括公共阻抗耦合和串擾，高頻載流導線產生的輻射，印制線條對高頻輻射的感應等。其中以高頻輻射問題最為嚴重，這是因為電源線、接地線及信號線的阻抗會隨著頻率的增高而增大，故較易通過公共阻抗耦合產生干擾，同時頻率增高使得線路間寄生電容的容抗減小，因而串擾更易發生。

　　在沒備內部，布局或布線不當是造成千擾的首要原因，大多數的干擾是發生在模擬數字混排的布局網或布線不當的印制線之間，所以正確的布局和布線是設備可靠運行的基本保證之一。

　　本星載電子沒備內包含低電平模擬電路和數字邏輯電路，PCB設計時將二者分開布局，使得數字電路高頻電流在印制板上的走線路徑變短，有助于降低線路板內部的串擾、公共阻抗藕合和輻射發射。元器件的布局首先要考慮的一個因素就是電性能，把連線關系密切的元器件盡量放在一起，高速線走線盡可能短。功率信號和小信號器件分開，這樣可減少組件之間的電磁干擾。

　　在數字電路設計中，不能忽略的是存在于器件、導線、印制線和插頭上的寄生電感、電容和導納，為此在布線時采取以下幾條措施：

　　1)所有平行信號線之間要盡量留有較大的間隔，以減少串擾。如果有兩條相距較近的信號線，最好在兩線之間走一條接地線，可以起到屏蔽作用。設計信號傳輸線時要避免急拐彎，以防傳輸線特性阻抗的突變而產生反射和振鈴，要盡量設計成具有一定尺寸的均勻的圓弧線。

　　2)印制板上若裝有大電流器件，如繼電器，它們的地線單獨走線，以減少地線上的噪聲。時鐘信號和高速信號盡量避免換走線層，少用過孔，以減小過孔的寄生電容和寄生電感帶來危害。

　　3)電源平面靠近接地平面，并且安排在接地平面之下。這樣可以利用兩金屬平板間的電容作電源的平滑電容，同時接地平面還對電源平面上分布的輻射電流起到屏蔽作用。

　　4)特別注意電流流過電路中的導線環路尺寸，因為這些回路就相當于正在工作中的小天線，隨時隨地向空間進行輻射。

　　4 試驗驗證

　　電磁兼容性測試包括電磁干擾發射(EMI)和電磁敏感度(EMS)測量。本星載電子設備根據國軍標GJB151A一97《軍用設備和分系統電磁發射和敏感度要求》試驗要求，進行了以下EMC試驗項目：RE102：10 kHz～18 GHz電場輻射發射;RS103：10 kHz～40 GHz電場輻射敏感度;CE102：10 kHz～10 MHz電源線傳導發射;CS101：25 Hz～50 kHz電源線的傳導敏感度;CS114：10 kHz～200 MHz電纜束注入傳導敏感度;CS115：電纜束注入脈沖激勵傳導敏感度;CS116：10 kHz～100 MHz電纜和電源線阻尼正弦瞬變傳導敏感度。其中，RE102、CE102屬于EMI(電磁干擾)的測量，RS103、CS101、CS114、CS115、CS116屬于EMS(電磁敏感度)的測量。

　　對設備進行以上7項EMC試驗項目檢測，結果7項檢測項目都合格，產品的傳導敏感度和輻射發射測試數據都符合CJB151A-9了要求(RE102試驗曲線如圖4所示)，證明本電子設備電磁兼容性設計有效，性能滿足要求。

　　5 結論

　　電磁兼容性問題在航天器電子產品的性能中起著至關重要的作用，本文針對小衛星平臺某電子設備的電磁環境特點，結合實際工程經驗，在設計實現上采取了多種技術的有效措施，使設計效果達到最優化，通過了相關的電磁兼容試驗檢測，收到了事半功倍的效果。這對同類電子產品設計具有很好的參考價值。