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短波電臺干擾無線電高度表電磁兼容研究與整治

技術應用 | 來源:本網 | 發布日期:2017-11-20 查看次數:828

核心提示:  隨著電子技術的發展和機載設備功能的不斷加強,電磁干擾問題也隨之凸顯出來,在一定程度上限制了機載設備的性能和妨礙其正常工作,甚至影響飛行安全。機載設備電磁兼容性應在設備設計、加工及安裝過程中加以考慮

  隨著電子技術的發展和機載設備功能的不斷加強,電磁干擾問題也隨之凸顯出來,在一定程度上限制了機載設備的性能和妨礙其正常工作,甚至影響飛行安全。機載設備電磁兼容性應在設備設計、加工及安裝過程中加以考慮和貫徹。然而由于種種原因某些機載設備不同程度地存在電磁干擾問題,如某型飛機原機交付的飛行使用手冊中特別注明“當短波電臺的發射機與無線電高度表共同工作時,在自動操縱的情況下,應避免短波電臺在8MHz以上的頻率工作。否則,無線電高度表的信息將無法使用”。這就說明原型機在設計與研制中存在電磁不兼容問題。經過一段時間地使用,該型機暴露出無線電高度表易受短波電臺干擾問題,表現為短波電臺發射時,無線電高度表輸出的高度數值發生顯著變化,有時變大,有時變小,嚴重時高度數值直接變為零;短波電臺不發射時,無線電高度表輸出的高度數值恢復正常。電磁干擾問題已嚴重影響了該型機的戰術技術性能發揮,使其作戰效能受到很大影響。為了消除該型機短波電臺對無線電高度表的干擾,解除短波電臺和無線電高度表的使用限制,開展短波電臺和無線電高度表電磁兼容整治工作顯得尤為重要。

  1短波電臺對無線電高度表的干擾測試1.1地面試驗1.1.1無線電高度表使用原位檢測儀受干擾試驗無線電高度表利用延遲線產生250m高度值,短波電臺天線距無線電高度表2m,不接無線電高度表原位檢測儀,短波電臺發射,無線電高度表指示不受影響。

  無線電高度表利用延遲線產生250m高度值,短波電臺天線距無線電高度表2m,接無線電高度表原位檢測儀,短波電臺發射,無線電高度表指示受到影響。

  試驗說明干擾可以從無線電高度表原位檢測儀進人,造成無線電高度表指示受短波電臺發射影響。

  1.1.2無線電高度表使用天線受干擾試驗無線電高度表收發機置于屏蔽室中,高度表天線放在屏蔽室外,高度表天線照射遠處目標產生70m高度值,進行如下試驗:(1)短波電臺天線與無線電高度表天線相距1m,短波電臺發射,無線電高度表指示受影響小。(2)短波電臺天線與無線電高度表天線相距。5m,短波電臺發射,無線電高度表指示受影響大。

  短波電臺天線搭接無線電高度表高頻饋線,短波電臺發射,無線電高度表指示受影響嚴重。試驗說明距離越近干擾越大,短波電臺天線搭無線電高度表高頻饋線干擾嚴重,干擾可以從無線電高度表天線和高頻饋線進人無線電高度表造成指示受影響。

  1.1.3無線電高度表低頻電纜受干擾試驗無線電高度表和短波電臺均置于屏蔽室內,進行如下試驗:(1)無線電高度表低頻電纜不用銅網包扎屏蔽,短波電臺發射,無線電高度表指示受影響嚴重。

 ?。?)無線電高度表低頻電纜用銅網包扎屏蔽,短波電臺發射,無線電高度表指示受影響輕微。試驗說明無線電高度表低頻電纜用銅網包扎屏蔽,干擾明顯減弱,干擾可以從無線電高度表低頻電纜進人造成指示受影響。

  1.1.4短波電臺天線調諧器地線連接試驗無線電高度表置于屏蔽室內,利用延遲線產生250m高度值;短波電臺控制盒及收發信機置于屏蔽室內,天線調諧器和天線置于屏蔽室外,進行如下試驗:(1)短波電臺天線調諧器地線與屏蔽室地線不連接,無線電高度表受干擾。(2)短波電臺天線調諧器地線與屏蔽室地線連接,無線電高度表不受干擾。試驗說明短波電臺接地不好,會對無線電高度表造成干擾。

  1.2機上試驗1.2.1原位檢測儀和喇叭天線影響試驗無線電高度表接喇叭天線和原位檢測儀,或使用延遲線連接無線電高度表收發高頻電纜,進行如下試驗:(1)接喇叭天線和原位檢測儀。無線電高度表使用機上喇叭天線,用無線電高度表原位檢測儀設定150m高度值,使短波電臺和無線電高度表正常工作,短波電臺發射,無線電高度表受干擾大。(2)不接喇叭天線和原位檢測儀。無線電高度表不接喇叭天線和原位檢測儀,使用延遲線連接無線電高度表收發高頻電纜,設定250m高度值,使短波電臺和無線電高度表正常工作,短波電臺發射,無線電高度表受干擾小。試驗說明干擾可以從無線電高度表原位檢測儀和高度表天線進人造成指示受影響。

  1.2.2短波電臺連接電纜影響試驗無線電高度表不接喇叭天線和原位檢測儀,使用延遲線設定250m高度值,進行如下試驗:(1)使用機上電纜。使用機上短波電臺布設電纜,使短波電臺和無線電高度表正常工作,短波電臺發射,無線電高度表受干擾。(2)機外重新布設電纜。在機外重新布設短波電臺天調控制電纜和射頻電纜,使短波電臺和無線電高度表正常工作,短波電臺發射,無線電高度表受干擾。上述試驗干擾情況相同,說明干擾與機上短波電臺天調控制電纜和天調射頻電纜基本無關。

  通過短波電臺對無線電高度表的干擾測試,可以得出以下結論:(1)干擾源是短波電臺天線輻射的高頻電磁能量;(2)干擾耦合通道是輻射耦合,即干擾源通過空間傳播影響無線電高度表;(3)被干擾對象的敏感部件為無線電高度表的低頻電纜和原位檢測儀。

  2無線電高度表干擾整治處理通過短波電臺對無線電高度表的干擾測試,確定干擾源是短波電臺天線輻射的高頻能量,確定被干擾對象的敏感部件主要為無線電高度表的低頻電纜。由于確定干擾源是短波電臺天線輻射的高頻能量,對短波電臺來說是其正常輻射信號,消除干擾難以從干擾源人手,按照電磁兼容整治措施優選原則出發,應該在干擾敏感部件端降低對干擾的敏感度。

  2.1屏蔽和接地處理在短波電臺干擾無線電高度表試驗基礎之上,對某架直升機進行了短波電臺干擾無線電高度表屏蔽和接地措施試驗。

  2.1.1無線電高度表低頻電纜屏蔽處理低頻信號線,隔離要求很嚴格的多點接地和單點接地線路,用屏蔽雙絞線。電纜外采用金屬屏蔽網或導電膠帶、絲網纏帶屏蔽等方法,絲網纏帶、導電膠帶末端可以焊接、壓接或用環氧導電膠黏接。在無線電艙利用屏蔽纏帶對無線電高度表低頻電纜通過纏繞進行包扎屏蔽處理,由于無線電高度表低頻電纜分叉多,有的電纜還與其他設備的低頻電纜混在一起,屏蔽處理時做到能單獨進行包扎的則單獨包扎,不能單獨包扎的就將整個電纜束進行包扎。在整個電纜束中有短波電臺電纜的,將短波電臺電纜分出不一起包扎,主要包扎屏蔽處理的有無線電艙部分的無線電高度表分線盒連接電纜和無線電高度表收發機連接電纜。試驗結果表明無線電高度表低頻電纜進行屏蔽處理,可以明顯改善短波電臺干擾無線電高度表。

  2.1.2無線電高度表分線盒屏蔽處理電磁屏蔽不但要求有良好的接地,而且要求屏蔽體具有良好的導電連續性,對屏蔽體的導電性要求要比靜電屏蔽高得多。為了滿足電磁兼容性要求,常常用高導電性的材料作為屏蔽材料,如銅板、銅箔、鋁板、鋁箔、鋼板或金屬鍍層、導電涂層。主要的屏蔽機理是反射信號而不是吸收。根據各類金屬材料的電阻率、相對磁導率、屏蔽頻率、所需材料厚度及屏蔽破果可知,在同樣厚度下銅的屏蔽效果最好。在無線電高度表低頻電纜進行屏蔽處理的基礎上,對高度表分線盒使用銅網進行包扎屏蔽處理。短波電臺在上邊帶話工作方式發射,頻率高端短波電臺干擾無線電高度表造成指示受影響小。

  2.1.3改變短波電臺天線射頻電纜和天調控制電纜等接地在地面將短波電臺天調控制電纜和天線射頻電纜,以及短波電臺收發信機和天調部件、無線電高度表同修理廠屏蔽室的“地”搭接,可以完全消除干擾。

  在該型機上重新對短波電臺進行接地處理,特別是改變短波電臺天線座處天線射頻電纜屏蔽層接地點位置,使接地點盡量靠近天線座。對短波電臺天調控制電纜間隔1m進行多點接地,沒有得到地面的試驗結果。分析原因為飛機機體的地只是同電位,而地面屏蔽室的地與大地連接,是零電位,飛機上是無法實現的。對某架機進行屏蔽和接地措施后,短波電臺干擾無線電高度表大為減輕。

  2.2濾波改進措施電磁干擾的強度會因干擾源和敏感體在空間位置及周圍環境的變化而有所不同,即相同原因的干擾在不同的飛機上或不同的時間里可能產生不同強度的干擾。

  消除電磁干擾的每一種措施只能減弱電磁干擾的強度,而不能完全使干擾消失。因此,往往需要同時采取多種措施才能將電磁干擾降低到允許程度。

  2.2.1采用濾波電連接器減小電纜上共模高頻電流的一個有效方法是在電纜的端口處使用低通濾波器,濾除電纜上的高頻共模電流,濾波電連接器是解決這個問題的理想器件。濾波電連接器的每個插針上有一個低通濾波器,能夠將插針上的共模電流濾掉?,F在流行的制造工藝是將電容陣列板安裝在連接器中。這些濾波電連接器往往在外形和尺寸上與普通連接器相同,可以直接替代普通連接器。

  使用濾波電連接器在許多方面要優于屏蔽電纜。

 ?、贋V波電連接器能夠將電纜中的干擾電流濾除掉,從而徹底消除電纜的輻射因素。而屏蔽電纜僅僅是防止干擾通過電纜輻射,實際這些干擾電流還在電纜中。

  因此當主機通過屏蔽電纜與其他部件連接時,干擾電流會流進其他部件,通過其他部件的天線效應輻射。

 ?、跒V波電連接器抑制電纜輻射的效果比屏蔽電纜更穩定。由于電纜的拆裝或較長時間后搭接點的氧化,端接阻抗會增加,造成屏蔽效能下降。③使用濾波電連接器后,可以降低對電纜端接的要求,避免使用價格昂貴的高質量屏蔽電纜,降低成本。

  采用濾波電連接器是有效濾除電纜上的高頻共模電流的理想方法。將無線電高度表低頻電纜收發機端電連接器改用濾波電連接器,減小干擾信號進人高度表收發機有關電路,減弱短波電臺發射時對高度表指示的影響。適當選擇濾波器濾波參數,達到較好地濾除干擾信號的目的。濾波電連接器性能規定,電容值正誤差最大為100%,負誤差為0.為了確保濾波電連接器電容值正誤差大時對高度表正常工作不產生影響,要求生產廠將濾波電連接器CFKM4-C/57KZLH電容值正誤差減小,由最大誤差+ 100%提高到+50%.使CFKM4-C/57KZLH濾波電連接器電容值不超過3750pF,低于試驗時高度表正常工作采用的濾波電連接器CFKM4-C/57KZLI的最小電容值4000pF,遠低于其最大電容值8000pF. 2.2.2安裝濾波屏蔽盒在無線電高度表收發機安裝架后端安裝濾波屏蔽盒,連接機上原高度表低頻電纜收發機電連接器和濾波電連接器。濾波屏蔽盒采用2mm厚鋁材制作,滿足對短波電臺輻射信號2 ~30MHz有足夠衰減和安裝、使用強度要求。對濾波屏蔽盒縫隙進行焊接后作氧極化處理。

  3電磁兼容整治關鍵技術3.1故障診斷技術機載設備出現電磁兼容故障時,應先確定故障部位,并分析其產生的原因,然后采取具體措施解決。在電磁兼容故障診斷時,采用電磁空間分割技術,把被干擾系統分割為若干部分,在空間上逐步進行電磁屏蔽,篩選出主要敏感部件。短波電臺發射時干擾無線電高度表,無線電高度表包括收發機、指示器、分線盒、低頻電纜、射頻電纜、收發天線、原位檢測儀等8個部分,將無線電高度表的所有部件進行有效屏蔽,短波電臺發射時,逐一將收發機、指示器等部件暴露在有效屏蔽外,將受干擾設備的各組成部件進行電磁空間分割,最終確定無線電高度表的低頻電纜和分線盒是最主要的受干擾敏感設備。

  3.2信號的分離技術當輻射干擾設備難以采取措施改進電磁兼容性時,可在敏感設備中對信號進行有效分離。分離的主要措施是濾波,其關鍵是確定濾波電連接器的參數。

  要完成干擾信號的有效濾除,確保有效信號傳輸且不影響敏感設備性能。在短波電臺與高度表電磁兼容工程實施中,將無線電高度表低頻電纜收發機端電連接器改用濾波電連接器是主要措施之一。采用濾波連接器的目的是將有效信號和干擾信號分離,減弱進人高度表收發機電路的干擾信號,消除短波電臺發射時對高度表指示的影響。通過分析無線電高度表低頻電纜的信號特性,明確電纜上主要是低頻緩變信號,適當選擇濾波電連接器濾波參數,可以避免對無線電高度表低頻電纜傳輸信號的影響。

  3.3綜合控制技術將電磁干擾預測、電磁兼容技術設計和電磁兼容測試貫穿于項目實施的全過程,在控制干擾的策略上采用了主動預防、整體規劃和“對抗”與“疏導”相結合的方針。除了采用常用屏蔽、接地、搭接、合理布線等方法抑制干擾傳播外,還采取空間方位分離、濾波、吸收和旁路等先進電磁兼容設計技術。如電纜的屏蔽與接地、濾波電連接器的使用及其有效接地、屏蔽板的設計及其搭接與接地、改裝設備的合理布線等。

  4結束語某型機電磁兼容整治后,對無線電高度表以及原機設備進行通電檢查。短波電臺在28個頻率點發射時,無線電高度表均未發生變化,且機上設備工作正常。通電檢查結果表明短波電臺對無線電高度表的干擾已徹底消除,機上電磁兼容性良好。飛行試驗選取短波電臺10個頻率點發射,無線電高度表不受干擾,進一步表明短波電臺干擾無線電高度表電磁兼容改進措施有效。

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