Umfassende 360°-Analyse elektromagnetischer Interferenzen und EMV-Design von Radarschaltkreisen

Moderne Radare haben immer höhere Anforderungen an die Qualität des Signalspektrums und erfordern, dass das Radar in rauen Umgebungen mit elektromagnetischen Interferenzen zuverlässig funktioniert. Dies stellt höhere Anforderungen an die Fähigkeit zum Schutz vor elektromagnetischen Interferenzen und die Auslegung der elektromagnetischen Kompatibilität von Radarschaltungssystemen. Da die parasitäre Ausgabe des Radarsignals nicht nur im Prozess der Signalumwandlung erzeugt wird, sondern auch mit der externen Störung des Systems, der Störung zwischen Schaltungen, dem strukturellen Design, dem Prozessdesign und der Signalübertragungsanpassung des Schaltungssystems zusammenhängt, Es ist notwendig, elektromagnetische Kompatibilitätsanforderungen des Schaltungssystems zu entwickeln, zusätzlich zu einer angemessenen Lösung, das Design ist korrekt, aber es müssen auch die folgenden Punkte beachtet werden.

ein. Ergreifen Sie wirksame Maßnahmen wie angemessene Erdung von Stromkreisen und Entkopplung zwischen Stromkreisen, um alle irrelevanten Signale zu unterdrücken.

b. Baugruppendesign, Schaltungslayout und Anordnung müssen korrekt und angemessen sein.

c. Ein fortschrittliches Prozessdesign sollte übernommen werden, und das Yongcase-Design sollte schön und angemessen für Gehäuse elektronischer Geräte sein

d. Verstärken Sie die EMV-Abschirmung der elektronischen Versorgungsisolierung zwischen Gerätestromkreisen und Kabeln sowie zwischen Stromkreissystemen.

Analyse der elektromagnetischen Verträglichkeit und Entwurf des Schaltungssystems

Wenn ein Schaltungssystem aus hochwertigen elektronischen Schaltungen besteht, um eine bestimmte Funktion zu erfüllen, ist neben dem korrekten Systemschema auch das Design der elektromagnetischen Verträglichkeit sehr wichtig. Besonders für das hochstabile Signalsystem und einige komplexe Schaltungssysteme in modernen Radaren und Schaltungssystemen, die in rauen elektromagnetischen Umgebungen arbeiten, ist das Design der elektromagnetischen Verträglichkeit noch wichtiger. Im Folgenden wird die Problematik der elektromagnetischen Verträglichkeit des Schaltungssystems detailliert analysiert und entsprechende Umsetzungsmaßnahmen und Methoden vorgeschlagen.

1. Elektromagnetische Verträglichkeit des Stromversorgungssystems

​​Im Stromversorgungssystem gibt es drei Formen von Störungen: Die erste ist die Störung von außerhalb des Systems, wie z. B. das Störsignal, das durch die Störung aus dem Wechselstromnetz und das magnetische Störfeld verursacht wird; Das zweite ist das vom System selbst erzeugte Störsignal, z. B. Gleichrichtungsfilter. Nach der Welligkeitsstörung, dem scharfen Impuls, der durch die Thyristorspannungsregelung erzeugt wird, dem Hochfrequenzimpuls, der durch das Schaltnetzteil verursacht wird, dem Lecken der Hochfrequenz Stromversorgung und das von der Zenerröhre usw. erzeugte Rauschen; das dritte ist das Feldstörsignal am Systemanschluss. . Um diese Störsignale zu unterdrücken oder abzuschwächen, muss das Energiesystem sorgfältig auf elektromagnetische Verträglichkeit ausgelegt werden.

ein. Fügen Sie dem Leistungstransformator elektronische EMV-Abschirmungs- und Isolierungsmaßnahmen hinzu

​Jeder Leistungstransformator sollte zwischen der Primär- und Sekundärelektronik elektrostatisch abgeschirmt sein, um die Störungen vom Primärnetz zu isolieren. Wichtige Stromversorgungen sollten auch den gesamten Transformator mit Materialien mit hoher magnetischer Permeabilität zur magnetischen Abschirmung abdecken, um die durch das Transformatormagnetfeld und externe Magnetfelder verursachten Störungen zu unterdrücken. Diese elektrostatische Trennung und magnetische Abschirmung von Elektronen sollte zuverlässig geerdet sein.

b. Der Leistungstransformator sollte so weit wie möglich von der elektronischen Schaltung entfernt sein, um die Interferenz der Netzfrequenz und des Magnetfelds der Wechselstromversorgung zu minimieren.

c. Wenn in dem Schaltungssystem gleichzeitig analoge Schaltungen und digitale Schaltungen vorhanden sind, müssen die analogen Schaltungen und die digitalen Schaltungen separat mit Energie versorgt werden. Verhindert, dass Transienten mit schneller Anstiegszeit in digitalen Schaltungen analoge Schaltungen über die Stromversorgung beeinträchtigen.

d. Schaltung sinnvoll aufbauen, richtig erden, Kabel richtig verdrahten und verlegen. Bei der Auswahl geeigneter Maschenmaterialien zur magnetischen und elektromagnetischen EMV-Abschirmung müssen Größe, Gewicht und Kosten berücksichtigt werden.

2. Elektromagnetische Verträglichkeit des Signalübertragungssystems

​​Es gibt zwei Hauptaspekte von Interferenzen während der Signalübertragung. Eine besteht darin, dass, wenn das Signal die Übertragungsleitung durchläuft, ein elektromagnetisches Feld um sie herum erzeugt wird und diese elektromagnetischen Felder einen Strom in den umgebenden Leitern induzieren, um ein Interferenzsignal zu bilden; der andere besteht darin, dass das Signal im Allgemeinen während des Übertragungsprozesses reflektiert wird und das reflektierte Signal in andere Schaltungen serialisiert wird, um ein Interferenzsignal zu bilden. Zur Überwindung der durch die Übertragung verursachten Störungen können im Allgemeinen die folgenden Maßnahmen ergriffen werden.

ein. Verstärken Sie die elektromagnetische Abschirmung. Bei unterschiedlichen Frequenzen und unterschiedlichen Typen von Einheitsschaltungen kann die kombinierte Abschirmung die gegenseitige Beeinflussung reduzieren.

b. Verstärken Sie die Anpassung und Isolierung des Übertragungssignals, sodass Eingang und Ausgang des Signals über passende Netzwerke verfügen, und erhöhen Sie den Isolationspegel entsprechend, um Reflexionsstörungen zu reduzieren.

c. Alle nutzlosen Signale unterdrücken, auch wenn sie außerhalb des Frequenzbandes der Schaltung liegen, es sollten Unterdrückungsmaßnahmen ergriffen werden. Da gewöhnliche Verstärker, Frequenzvervielfacher, Frequenzmischer und Frequenzteiler alle Nichtlinearitäten aufweisen, ist es möglich, Außerbandsignale in den effektiven Frequenzbandbereich der Schaltung umzuwandeln. Daher sollten bei Bedarf verschiedene Filter hinzugefügt werden, um unerwünschte Signale zu unterdrücken.

d. Angemessene Verdrahtung und angemessene Anordnung der Stromkreise. Die Übertragungsleitungen auf der Leiterplatte können sowohl Sendeantennen als auch Empfangsantennen werden. Daher müssen sie vernünftig angeordnet und ihre Länge so weit wie möglich gekürzt werden, um ihre gegenseitige Beeinflussung zu verringern.

3. Elektromagnetische Verträglichkeit des Erdungskabelsystems

​​Als Masseleiter des Schaltungssystems besteht die Hauptaufgabe darin, einen guten Kontakt herzustellen und die Erdungsinduktivität und den Erdungswiderstand zu minimieren.

Machen Sie den Erdstrom weniger pot und reduzieren Sie die gegenseitige Induktion.

​​Im Schaltungssystem sollten die analoge Signalmasse, die digitale Signalmasse und die Rauschmasse im Allgemeinen getrennt werden, und einige Systeme benötigen auch eine separate Schirmungsmasse. Die analoge Masse wird für analoge Schaltungen und deren Stromversorgung verwendet; die digitale Signalmasse wird für digitale Schaltungen und ihre Stromversorgungen verwendet; Die Rauscherde wird zur elektrostatischen Abschirmung von Wechselstromtransformatoren und Transformatorabschirmung, Abschirmung von Wechselstromversorgungsleitungen und Sendern usw. verwendet. Diese Erdungsdrähte sollten nicht verwechselt und im Schaltungssystem verbunden werden, so dass sie bei a mit der Erde verbunden sind einzigen Punkt außerhalb des Systems.

4. Elektromagnetische Kompatibilitätsdesign von Schaltungstechnologie und -struktur

Die elektromagnetische Verträglichkeit ist nicht nur Sache des Schaltungsdesigners, sondern muss auch prozess- und abgestimmt werden elektronenabschirmendes Gehäuse  Personal strukturieren, um gemeinsam ein vernünftiges Design zu vervollständigen. Denn sei es die Einstellung des Erdungskabels, die Anordnung der Kabel oder die optische Gestaltung des Abschirmkörpers der elektronischen Kombination, die Anordnung der elektronischen Kombination und die Platzierung des Trafos sowie die Auswahl verschiedener Materialien sind es alle Fragen der elektronischen Struktur.

​​Die Verarbeitung des Abschirmkörpers, die Herstellung und der Versand der Leiterplatte und die Bestückung der Schaltung wirken sich direkt auf die Abschirm-, Strahlungs- und Leitungseffekte aus, was ein Prozessproblem darstellt. Bei der Gestaltung sind folgende Punkte zu beachten.

ein. Unterteilen und kombinieren Sie elektronische Schaltungen vernünftig, so dass sie gemäß ihren Funktionen in verschiedene Funktionsblockschaltungen kombiniert werden können. Besonders für die periodische Impulssignalschaltung ist es am besten, sie in demselben Funktionsblock beginnen und enden zu lassen, das heißt in demselben zusammengebaut EMI-Abschirmgehäuse.

b. Die digitale Schaltung und die analoge Schaltung müssen separat zusammengebaut werden, und die Verbindung zwischen ihnen sollte isoliert werden. Bei Bedarf können Lichtschranken zur vollständigen Trennung eingesetzt werden.

c. Fügen Sie bei Kabeln, die hochstabile Signale übertragen, bei Bedarf EMV-Abschirmhüllen zu den Kabeln hinzu oder verwenden Sie halbstarre Kabel und starre Kabel.

d. Die Anordnung von Schaltungen und Komponenten sollte vernünftig sein, das Signal nicht umständlich machen und die Ausgabe, Eingabe und gegenseitige Kopplung in verschiedenen Situationen minimieren.

e. Versuchen Sie, eine ebene Installationsschaltung zu wählen, erden Sie keine große Fläche, ihre Beständigkeit gegen elektromagnetische Feldstrahlung ist besser als die einer dreidimensionalen Schaltung, die die Feldstrahlung stark reduzieren kann.

f. Achten Sie besonders auf Rauschschaltkreise, die Montageposition von Rauschkomponenten und behandeln Sie deren Erdungskabel, wie z. B.: Relais, Leistungstransformatoren, Hochleistungs- und Hochstromgeräte und Hochspannungsimpulsschaltkreise.

g. Installieren Sie keine Hochleistungs- und Hochstromkomponenten auf der Abschirmung, um zu verhindern, dass ihr Rückstrom unnötige Kopplungsstörungen durch die elektromagnetische Interferenzabschirmung verursacht.

5. Design der elektromagnetischen Abschirmung

 Bei der Auslegung der elektromagnetischen Verträglichkeit ist das Aussehen und die konstruktive Gestaltung der Abschirmung ein sehr wichtiger Aspekt. Abschirmung ist ein wichtiges Mittel, um alle irrelevanten Signale zu unterdrücken. Im Allgemeinen kann es in drei Typen unterteilt werden: elektrostatische Abschirmung, magnetische Abschirmung und elektromagnetische Abschirmung.

1. Elektrostatische Abschirmung

​​Zwei beliebige geladene Objekte im Weltraum können ein elektrostatisches Feld erzeugen, und eine Änderung der Spannung eines von ihnen wird definitiv eine Änderung des anderen verursachen, was zu einer elektrostatischen Katastrophe führt. Der Mechanismus der elektrostatischen Kopplung wird durch die kapazitive stumpfe Wirkung verursacht, die zwischen den Schaltkreisen existiert.

Der beste Weg, statische Elektrizität zu überwinden, ist die Verwendung einer Metallplatte als statische Abschirmung. Isolieren Sie die beiden Störquellen mit einer Metallplatte oder installieren Sie alle Komponenten der Schaltung auf einer Seite der Metallplatte, wie bei oberflächenmontierten Schaltungen, um eine gute elektrostatische Abschirmung zu erreichen. Die spezifische Abschirmmethode, insbesondere die Abschirmung des katastrophalen Streukapazitätseffekts, sollte in der Anfangsphase des Designs vollständig berücksichtigt werden.

​​Abschirmmethode: Platzieren Sie eine Metallplatte zwischen den beiden abgeschirmten Schaltkreisen und stellen Sie elektrische Verbindungen zwischen den Metallplatten und der Erde her, wie in Abbildung 1 gezeigt. Auf diese Weise werden die Stromleitungen von einem Punkt durch die Abschirmplatte blockiert. die die Rolle der elektrostatischen Abschirmung spielt.

​​Es kann auch zu einer Abschirmabdeckung verarbeitet werden, wie in Abbildung 2 gezeigt, und es kann auch eine gute Abschirmwirkung erzielt werden. Aus Abbildung 2 ist ersichtlich, dass die Stromleitung an Punkt A Punkt B nicht erreichen kann, sodass sie auch eine gute Rolle bei der elektrostatischen Abschirmung spielen kann.

 Erhöhen Sie den Abstand zwischen A und B, um die Streukapazität zu verringern und auch die katastrophale Wirkung der Kapazität zu verringern, aber dieses Verfahren ist volumenmäßig begrenzt und kann im Allgemeinen nicht verwendet werden. Besonderes Augenmerk sollte auf einen guten Kontakt zwischen der elektrostatischen Abschirmung und der Erde gelegt werden. Bei schlechtem Kontakt entsteht ein Potentialunterschied zwischen Schirm und Erde, der die Schirmwirkung beeinträchtigt. Daher ist es erforderlich, dass die Abschirmbox leitfähig und korrosionsbeständig behandelt wird. Die zur Befestigung verwendeten Schrauben und Nieten sollten nicht zu dünn sein. Versuchen Sie, den elektrischen Kontakt gut herzustellen, den Erdungswiderstand zu verringern und die Erdungsinduktivität zu verringern.

 2. Magnetische Abschirmung

​​Wenn der Strom im Draht fließt, wenn er durch die Induktorspule und den Transformator fließt, wird um ihn herum ein Magnetfeld erzeugt. Das Magnetfeld breitet sich durch die Gegeninduktivität im Stromkreis aus. Die vom Strom erzeugten magnetischen Feldlinien induzieren über die Gegeninduktivität Spannungen in anderen Stromkreisen.

​​Besonders bei niedrigen Frequenzen unter 3KH: Der Hauptstöreffekt wird durch das Magnetfeld verursacht, aber das Lösen der magnetischen Abschirmung ist oft teuer und schwierig. Beim Radar zielt die magnetische Abschirmung hauptsächlich auf Leistungstransformatoren und Hochspannungsmodulatoren ab. Im Allgemeinen wird der Transformator einer Stromversorgung mit geringer Restwelligkeit oft mit Permalloy abgeschirmt, da er sonst keine guten Ergebnisse erzielt.

3. Elektromagnetische Abschirmung

​​Jede Art von Wechselstromkreis erzeugt elektrische und magnetische Wechselfelder. Die elektromagnetische Abschirmung hängt von der Art des elektromagnetischen Feldes, der Änderungsfrequenz und dem Abstand zwischen der Strahlungsquelle und dem Empfänger ab. In dem elektronischen Radarschaltungssystem ist die Betriebsfrequenz im Allgemeinen höher, und oberhalb von IKHz wird im Allgemeinen Aluminium als Material zur elektromagnetischen Abschirmung verwendet. Die in Schneidtechnik gefertigte Abschirmbox aus Aluminium kann 300MHz-Signale über 100dB abschirmen und isolieren. Wenn die Frequenz unter ]KHz liegt, wird das Magnetfeld hauptsächlich abgeschirmt, und es sollten Materialien mit hoher magnetischer Permeabilität ausgewählt werden.

​​In dem elektronischen Schaltungssystem wird zur Erleichterung der internen Verdrahtung und zum Herausnehmen und Platzieren der Schaltung eine Abdeckplatte an der Abschirmungsbaugruppenbox hinzugefügt. Manchmal werden zur Belüftung und Wärmeableitung Löcher und Schlitze in das Abschirmblech gestanzt, was zu unterbrochenen Stellen im Abschirmkörper führt. Signallecks verursachen und Interferenzen verursachen. Wenn Sie auf dieses Problem stoßen, können Sie es gerne belassen Yongucase, ist seit 18 Jahren Hersteller von Gehäusen für elektronische Geräte und verfügt über sehr reiche Erfahrung in der Entwicklung von Abschirmgehäusen. Sie müssen nur die Designideen des Gehäuses und die Größe der Leiterplatte angeben. Sie können die ideale Abschirmbox für Sie maßschneidern. Wir werden die Positionen der Komponenten richtig anordnen, damit die Schlitze und Löcher den induzierten Strom nicht unterbrechen. Falls erforderlich, können die Löcher zu abgeschnittenen Wellenleitern geändert werden, um die Lochstrahlung weiter zu schwächen.

6. Konstruktion der Abschirmbaugruppe

​​Neben dem Schirmungsdesign ist auch die Montagetechnik sehr wichtig, insbesondere für die Montage von HF-Systemen, die sorgfältig ausgelegt werden sollten.

Generell sind folgende Punkte zu beachten.

ein. Das Abschirmungsdesign des internen Schaltkreises sollte in der Lage sein, das Austreten von Hochfrequenzenergie des elektronischen Schaltkreises selbst zu verhindern und auch den Einfluss externer elektromagnetischer Energie darauf zu verhindern.

b. Treffen Sie Maßnahmen, um unnötige Rückkopplungen und Pannen zwischen Schaltungsstufen zu vermeiden.

c. Fügen Sie der Stromversorgung Filtermaßnahmen hinzu, um die Leitung von Hochfrequenzsignalen innerhalb der elektronischen Kombination und zwischen der elektronischen Kombination und der Kombination zu dämpfen und zu unterdrücken.

d. Je kleiner der HF-Erdungswiderstand, desto besser.

Natürlich müssen auch die Anforderungen an Volumen, Gewicht, Kosten etc. berücksichtigt werden.

​​Wenn die Dämpfung des parasitären Feldes zwischen den Stromkreisen relativ hoch ist, ist es besser, die Montagebox-Struktur zu verwenden. Es kann zu einem einzelnen Isolierraum oder zu mehreren Isolierräumen, dh zu einer Abschirmbox, die in mehrere Isolierräume unterteilt ist, gestaltet werden. Diese Art von Montagebox hat eine bessere Isolierung für elektrostatische Felder und elektromagnetische Felder. Das beste Material zur Herstellung des Montagekastens ist Aluminium, das billig und leicht ist und im Allgemeinen eine gute Isolationswirkung auf das Radarschaltkreissystem hat. Aluminium hat eine gute Korrosionsbeständigkeit, starke Plastizität, Recyclingfähigkeit und einen guten Wärmeableitungseffekt, was es zur besten Wahl für Gehäuse von Industrieanlagen macht. Yongucase verfügt über fertige Abschirmboxen mit mehreren Spezifikationen und Größen, und die Größe kann angepasst werden, Eloxieren, Lochöffnungsdienste usw.

​​Beim Zusammenbau dieser Abschirmungen treten häufig lange Nahtlecks auf, und es sollten die erforderlichen Maßnahmen ergriffen werden, um viele Kontaktpunkte an der langen Naht zu ermöglichen. Maßnahmen wie das Hinzufügen von Schrauben, das Hinzufügen von elastischen Folien und das Auskleiden von leitfähigen Pads können verwendet werden. Wir müssen jedoch auf Korrosionsschutz achten, insbesondere auf elektrochemischen Korrosionsschutz, da sonst die zufriedenstellende Wirkung nicht lange aufrechterhalten werden kann.

​Die Interferenz der Hochfrequenzleitung sollte ebenfalls berücksichtigt werden, die Amplitude des Übertragungssignals sollte vernünftig gewählt werden und die Richtung des Systemkabels und der Impulssignalleitung sollte richtig angeordnet werden. AC-Signalleitungen sollten nicht miteinander verbunden werden, insbesondere großflächige Impulssignale sollten bei der Übertragung strikt von hochreinen Signalen unterschieden werden.

​​Kurz gesagt, das Abschirmungsdesign ist ein relativ komplexes Design, das nicht nur Kenntnisse über das mechanische Design erfordert, sondern auch Kenntnisse über die verschiedenen Aspekte des beteiligten Elektrokorps.