浅析航空计算机的电磁兼容性

高海涛



浅析航空计算机的电磁兼容性

高海涛

民航西北空中交通管理局宁夏分局，宁夏 银川 750000

大多数航空计算机设备中的元器件和电子线路具有工作信号电平低、速度快、元器件安装密度高等特点，因而对电磁干扰比较敏感。如何抑制电磁干扰、防止相互间的有害影响，已成为计算机设备和自动化系统能否可靠运行的关键技术之一。简述了电磁兼容性与电磁干扰以及航空计算机电磁兼容的特点，对航空计算机电磁兼容性的设计进行了探讨分析。

电磁兼容性；电磁干扰；航空计算机；特点；设计

1 电磁兼容性与电磁干扰的概述

电磁兼容性（EMC）是指设备或系统在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁骚扰的能力。因此，EMC包括两个方面的要求：一方面是指设备在正常运行过程中对所在环境产生的电磁骚扰（Electromagnetic Disturbance）不能超过一定的限值；另一方面是指设备对所在环境中存在的电磁骚扰具有一定程度的抗扰度，即电磁敏感性（即EMS）。电磁兼容性比较切贴的定义为：装置回系统在其设置的预定场所投入实际运行时，既不受周围电磁环境的影响，又不影响周围的环境，也不发生性能恶化和误动作，而能按设计要求正常工作的能力。

电磁干扰是对电子设备工作性能有害的电磁变化现象。电磁干扰不仅影响电子设备的正常工作，甚至造成电子设备中的某些元器件损害。因此，对电子设备的电磁兼容技术要给予充分的重视。既要注意电子设备不受周围电磁干扰而能正常工作，又要注意电子设备本身不对周围其它设备产生电磁干扰，影响其它设备正常运行。

形成电磁干扰要素.一般情况下，形成电磁干扰的要素有三个：①电磁干扰源；②耦合途径或传播通道；③敏感设备。电磁干扰的传播途径包括传导耦合和辐射耦合。传导耦合必须在干扰源和敏感设备之间有完整的电路连接。这个传输电路可包括导线、设备的导电部分、供电电源、公共阻抗、接地平面、电阻、电感、电容和互感元件等。辐射耦合是通过介质以辐射电磁波形式传播，干扰能量按电磁波的规律向周围空间发射，常见的辐射耦合有三：①干扰源天线发射的电磁波被敏感设备天线以外接收，称为天线对天线耦合；②空间电磁场经导线感应而耦合，称为场对线的耦合；③两根平行线之间的高频信息感应，称为线对线感应耦合。传导耦合包括互传导耦合和导线间的感性与容性耦合。辐射耦合包括近场耦合和远场耦合。电磁干扰敏感设备一般将端口分为以下5类：外壳端口；交流电源端口；直流电源端口；控制线＼信号线端口；接地端口，即系统和地活参考地之间连接。

2 航空计算机电磁兼容的特点

在现代的航空动力设计之中，处理系统要求较高，这些高指标使得航空发动机本身的结构变得极为复杂[1]。机械液压式的电子控制系统能够满足传统航空发动机的有效运行，但是其本身所占空间较大，对于现代所要求的复杂控制有难以避免的问题。这也就使得发动机的数字化逐步成为方向。航空发动机实现了数字化之后，本身体积较小，工作能力较为可靠，对于设备运行的控制功能也极为强大，数字化控制系统是诸多军事强国先后开发的控制对象[2]。

3 航空计算机电磁兼容性的设计分析

在进行航空计算机电磁兼容设计过程中，必须考虑许多内容：首先考虑电缆设计，其中主要是电缆的材料选择，其次就是设备结构设计。结构设计十分重要，能够最大限度地减少电磁干扰，在此基础之上，可以安装滤波器和接地设计。

3.1 电缆设计

在进行低频传输的时候，高磁导率的电缆材料的屏蔽效应较高，不过传输频率较高的时候，高导电性材料磁屏的屏蔽效应更优于高磁导率材料。高频时的高导电性材料有较高的屏蔽能力，主要原因就是频率升高导致磁导率下降，波阻抗增加。所以，在进行电缆设计的时候应考虑材料选取。

3.2 结构设计

屏蔽效应实际上就是采用屏蔽体来降低电磁能量传输的措施。屏蔽体一般而言主要是采用电磁传输对装置封闭的阻挡层，这个阻挡层可以导电或导磁，也可以是非金属的吸收填料。在结构上其屏蔽目的主要有两方面：一是对内部辐射区内的电磁能量泄漏进行控制；二是对外部辐射进到区域进行限制。如果将设备外部箱体设计为完全的密闭导电体，就能够同时实现以上两个目的。不过实际的设备要考虑到散热以及维护等各方面因素，导致其不可能设计成为完全密闭体，在设计上必然形成缝隙。这些缝隙就可能致使屏蔽体之内的电流在局部出现不连续，这也是屏蔽效应下降的最重要原因。在结构设计过程中，一定要考虑尽量减少缝隙或者孔洞的量，以发挥最大程度的电磁屏蔽作用。

3.3 滤波器设计

在单独对多台设备进行电磁兼容试验时，很少出现电磁干扰的问题，不过一旦把两个设备进行连接之后，就无法满足电磁兼容要求，此时电缆实际上就是接收与辐射天线作用。这时主要措施就是加装滤波器，将电磁干扰沿着信号线传播路径切断，直接和屏蔽一起构成整个防电磁干扰系统。不管是对干扰源的抑制，还是对耦合的消除都可以考虑用滤波技术来进行改善。滤波系统能够有效地压缩干扰频谱，而当干扰的频谱和有用信号的频带不同时，就可以采用电磁干扰滤波器把没有信息的干扰进行滤除。所以较为恰当地选择并且正确使用滤波器，能够很好地抑制传导干扰。滤波技术本身就是从干扰信号之中对信号分量进行提取的方法。即便使用设计很好且能正确接地的屏蔽系统，仍可能存在干扰能量传导到系统之中，只有采用滤波器才能够最大限度地减少干扰信号[3]。

3.4 接地设计

接地属于一个基本的技术要求，这个要求是电路或者系统正常工作内容中的，因为任何存在的电流都经地线而形成不间断的回路。但是地线与接地平面总会存在一定数值的阻抗，这个阻抗直接导致两个接地点之间存在一定量的电压信号，进而导致干扰接地。恰当地进行接地能对高频的骚扰信号形成低阻抗的通路，这样能够达到抑制高频信号对电子设备形成干扰的目的。由此可以看到，接地存在接地阻抗引发接地的干扰情况，接地也是一种抑制干扰较为有效的技术性措施。

4 结语

综上所述，为了达到电磁兼容性要求，需要综合采用几种方法，才能起到良好的效果。并且提高电子设备的电磁兼容能力，必须从开始设计时就给予电磁兼容性以足够的重视。

[1]姜茂仁,吴波,陈琼.基于航空ATE的微波信号集中控制设计[J].计算机与现代化,2013(10):62-64.

[2]刘跃芹,戢刚,谢致清.浅析电磁屏蔽对机载航空电子设备的重要性[J].科学与财富,2015(5):112.

[3]张立辉,张旭,张守鹏,等.机载加卸载设备的电磁兼容设计[J].工业控制计算机,2015,28(6):170-171.

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