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短波电台干扰无线电高度表电磁兼容研究与整治

技术应用 | 作者:admin 发布日期:2017-11-20 查看次数:306

核心提示:  随着电子技术的发展和机载设备功能的不断加强,电磁干扰问题也随之凸显出来,在一定程度上限制了机载设备的性能和妨碍其正常工作,甚至影响飞行安全。机载设备电磁兼容性应在设备设计、加工及安装过程中加以考虑

  随着电子技术的发展和机载设备功能的不断加强,电磁干扰问题也随之凸显出来,在一定程度上限制了机载设备的性能和妨碍其正常工作,甚至影响飞行安全。机载设备电磁兼容性应在设备设计、加工及安装过程中加以考虑和贯彻。然而由于种种原因某些机载设备不同程度地存在电磁干扰问题,如某型飞机原机交付的飞行使用手册中特别注明“当短波电台的发射机与无线电高度表共同工作时,在自动操纵的情况下,应避免短波电台在8MHz以上的频率工作。否则,无线电高度表的信息将无法使用”。这就说明原型机在设计与研制中存在电磁不兼容问题。经过一段时间地使用,该型机暴露出无线电高度表易受短波电台干扰问题,表现为短波电台发射时,无线电高度表输出的高度数值发生显著变化,有时变大,有时变小,严重时高度数值直接变为零;短波电台不发射时,无线电高度表输出的高度数值恢复正常。电磁干扰问题已严重影响了该型机的战术技术性能发挥,使其作战效能受到很大影响。为了消除该型机短波电台对无线电高度表的干扰,解除短波电台和无线电高度表的使用限制,开展短波电台和无线电高度表电磁兼容整治工作显得尤为重要。

  1短波电台对无线电高度表的干扰测试1.1地面试验1.1.1无线电高度表使用原位检测仪受干扰试验无线电高度表利用延迟线产生250m高度值,短波电台天线距无线电高度表2m,不接无线电高度表原位检测仪,短波电台发射,无线电高度表指示不受影响。

  无线电高度表利用延迟线产生250m高度值,短波电台天线距无线电高度表2m,接无线电高度表原位检测仪,短波电台发射,无线电高度表指示受到影响。

  试验说明干扰可以从无线电高度表原位检测仪进人,造成无线电高度表指示受短波电台发射影响。

  1.1.2无线电高度表使用天线受干扰试验无线电高度表收发机置于屏蔽室中,高度表天线放在屏蔽室外,高度表天线照射远处目标产生70m高度值,进行如下试验:(1)短波电台天线与无线电高度表天线相距1m,短波电台发射,无线电高度表指示受影响小。(2)短波电台天线与无线电高度表天线相距。5m,短波电台发射,无线电高度表指示受影响大。

  短波电台天线搭接无线电高度表高频馈线,短波电台发射,无线电高度表指示受影响严重。试验说明距离越近干扰越大,短波电台天线搭无线电高度表高频馈线干扰严重,干扰可以从无线电高度表天线和高频馈线进人无线电高度表造成指示受影响。

  1.1.3无线电高度表低频电缆受干扰试验无线电高度表和短波电台均置于屏蔽室内,进行如下试验:(1)无线电高度表低频电缆不用铜网包扎屏蔽,短波电台发射,无线电高度表指示受影响严重。

  (2)无线电高度表低频电缆用铜网包扎屏蔽,短波电台发射,无线电高度表指示受影响轻微。试验说明无线电高度表低频电缆用铜网包扎屏蔽,干扰明显减弱,干扰可以从无线电高度表低频电缆进人造成指示受影响。

  1.1.4短波电台天线调谐器地线连接试验无线电高度表置于屏蔽室内,利用延迟线产生250m高度值;短波电台控制盒及收发信机置于屏蔽室内,天线调谐器和天线置于屏蔽室外,进行如下试验:(1)短波电台天线调谐器地线与屏蔽室地线不连接,无线电高度表受干扰。(2)短波电台天线调谐器地线与屏蔽室地线连接,无线电高度表不受干扰。试验说明短波电台接地不好,会对无线电高度表造成干扰。

  1.2机上试验1.2.1原位检测仪和喇叭天线影响试验无线电高度表接喇叭天线和原位检测仪,或使用延迟线连接无线电高度表收发高频电缆,进行如下试验:(1)接喇叭天线和原位检测仪。无线电高度表使用机上喇叭天线,用无线电高度表原位检测仪设定150m高度值,使短波电台和无线电高度表正常工作,短波电台发射,无线电高度表受干扰大。(2)不接喇叭天线和原位检测仪。无线电高度表不接喇叭天线和原位检测仪,使用延迟线连接无线电高度表收发高频电缆,设定250m高度值,使短波电台和无线电高度表正常工作,短波电台发射,无线电高度表受干扰小。试验说明干扰可以从无线电高度表原位检测仪和高度表天线进人造成指示受影响。

  1.2.2短波电台连接电缆影响试验无线电高度表不接喇叭天线和原位检测仪,使用延迟线设定250m高度值,进行如下试验:(1)使用机上电缆。使用机上短波电台布设电缆,使短波电台和无线电高度表正常工作,短波电台发射,无线电高度表受干扰。(2)机外重新布设电缆。在机外重新布设短波电台天调控制电缆和射频电缆,使短波电台和无线电高度表正常工作,短波电台发射,无线电高度表受干扰。上述试验干扰情况相同,说明干扰与机上短波电台天调控制电缆和天调射频电缆基本无关。

  通过短波电台对无线电高度表的干扰测试,可以得出以下结论:(1)干扰源是短波电台天线辐射的高频电磁能量;(2)干扰耦合通道是辐射耦合,即干扰源通过空间传播影响无线电高度表;(3)被干扰对象的敏感部件为无线电高度表的低频电缆和原位检测仪。

  2无线电高度表干扰整治处理通过短波电台对无线电高度表的干扰测试,确定干扰源是短波电台天线辐射的高频能量,确定被干扰对象的敏感部件主要为无线电高度表的低频电缆。由于确定干扰源是短波电台天线辐射的高频能量,对短波电台来说是其正常辐射信号,消除干扰难以从干扰源人手,按照电磁兼容整治措施优选原则出发,应该在干扰敏感部件端降低对干扰的敏感度。

  2.1屏蔽和接地处理在短波电台干扰无线电高度表试验基础之上,对某架直升机进行了短波电台干扰无线电高度表屏蔽和接地措施试验。

  2.1.1无线电高度表低频电缆屏蔽处理低频信号线,隔离要求很严格的多点接地和单点接地线路,用屏蔽双绞线。电缆外采用金属屏蔽网或导电胶带、丝网缠带屏蔽等方法,丝网缠带、导电胶带末端可以焊接、压接或用环氧导电胶黏接。在无线电舱利用屏蔽缠带对无线电高度表低频电缆通过缠绕进行包扎屏蔽处理,由于无线电高度表低频电缆分叉多,有的电缆还与其他设备的低频电缆混在一起,屏蔽处理时做到能单独进行包扎的则单独包扎,不能单独包扎的就将整个电缆束进行包扎。在整个电缆束中有短波电台电缆的,将短波电台电缆分出不一起包扎,主要包扎屏蔽处理的有无线电舱部分的无线电高度表分线盒连接电缆和无线电高度表收发机连接电缆。试验结果表明无线电高度表低频电缆进行屏蔽处理,可以明显改善短波电台干扰无线电高度表。

  2.1.2无线电高度表分线盒屏蔽处理电磁屏蔽不但要求有良好的接地,而且要求屏蔽体具有良好的导电连续性,对屏蔽体的导电性要求要比静电屏蔽高得多。为了满足电磁兼容性要求,常常用高导电性的材料作为屏蔽材料,如铜板、铜箔、铝板、铝箔、钢板或金属镀层、导电涂层。主要的屏蔽机理是反射信号而不是吸收。根据各类金属材料的电阻率、相对磁导率、屏蔽频率、所需材料厚度及屏蔽破果可知,在同样厚度下铜的屏蔽效果最好。在无线电高度表低频电缆进行屏蔽处理的基础上,对高度表分线盒使用铜网进行包扎屏蔽处理。短波电台在上边带话工作方式发射,频率高端短波电台干扰无线电高度表造成指示受影响小。

  2.1.3改变短波电台天线射频电缆和天调控制电缆等接地在地面将短波电台天调控制电缆和天线射频电缆,以及短波电台收发信机和天调部件、无线电高度表同修理厂屏蔽室的“地”搭接,可以完全消除干扰。

  在该型机上重新对短波电台进行接地处理,特别是改变短波电台天线座处天线射频电缆屏蔽层接地点位置,使接地点尽量靠近天线座。对短波电台天调控制电缆间隔1m进行多点接地,没有得到地面的试验结果。分析原因为飞机机体的地只是同电位,而地面屏蔽室的地与大地连接,是零电位,飞机上是无法实现的。对某架机进行屏蔽和接地措施后,短波电台干扰无线电高度表大为减轻。

  2.2滤波改进措施电磁干扰的强度会因干扰源和敏感体在空间位置及周围环境的变化而有所不同,即相同原因的干扰在不同的飞机上或不同的时间里可能产生不同强度的干扰。

  消除电磁干扰的每一种措施只能减弱电磁干扰的强度,而不能完全使干扰消失。因此,往往需要同时采取多种措施才能将电磁干扰降低到允许程度。

  2.2.1采用滤波电连接器减小电缆上共模高频电流的一个有效方法是在电缆的端口处使用低通滤波器,滤除电缆上的高频共模电流,滤波电连接器是解决这个问题的理想器件。滤波电连接器的每个插针上有一个低通滤波器,能够将插针上的共模电流滤掉。现在流行的制造工艺是将电容阵列板安装在连接器中。这些滤波电连接器往往在外形和尺寸上与普通连接器相同,可以直接替代普通连接器。

  使用滤波电连接器在许多方面要优于屏蔽电缆。

  ①滤波电连接器能够将电缆中的干扰电流滤除掉,从而彻底消除电缆的辐射因素。而屏蔽电缆仅仅是防止干扰通过电缆辐射,实际这些干扰电流还在电缆中。

  因此当主机通过屏蔽电缆与其他部件连接时,干扰电流会流进其他部件,通过其他部件的天线效应辐射。

  ②滤波电连接器抑制电缆辐射的效果比屏蔽电缆更稳定。由于电缆的拆装或较长时间后搭接点的氧化,端接阻抗会增加,造成屏蔽效能下降。③使用滤波电连接器后,可以降低对电缆端接的要求,避免使用价格昂贵的高质量屏蔽电缆,降低成本。

  采用滤波电连接器是有效滤除电缆上的高频共模电流的理想方法。将无线电高度表低频电缆收发机端电连接器改用滤波电连接器,减小干扰信号进人高度表收发机有关电路,减弱短波电台发射时对高度表指示的影响。适当选择滤波器滤波参数,达到较好地滤除干扰信号的目的。滤波电连接器性能规定,电容值正误差最大为100%,负误差为0.为了确保滤波电连接器电容值正误差大时对高度表正常工作不产生影响,要求生产厂将滤波电连接器CFKM4-C/57KZLH电容值正误差减小,由最大误差+ 100%提高到+50%.使CFKM4-C/57KZLH滤波电连接器电容值不超过3750pF,低于试验时高度表正常工作采用的滤波电连接器CFKM4-C/57KZLI的最小电容值4000pF,远低于其最大电容值8000pF. 2.2.2安装滤波屏蔽盒在无线电高度表收发机安装架后端安装滤波屏蔽盒,连接机上原高度表低频电缆收发机电连接器和滤波电连接器。滤波屏蔽盒采用2mm厚铝材制作,满足对短波电台辐射信号2 ~30MHz有足够衰减和安装、使用强度要求。对滤波屏蔽盒缝隙进行焊接后作氧极化处理。

  3电磁兼容整治关键技术3.1故障诊断技术机载设备出现电磁兼容故障时,应先确定故障部位,并分析其产生的原因,然后采取具体措施解决。在电磁兼容故障诊断时,采用电磁空间分割技术,把被干扰系统分割为若干部分,在空间上逐步进行电磁屏蔽,筛选出主要敏感部件。短波电台发射时干扰无线电高度表,无线电高度表包括收发机、指示器、分线盒、低频电缆、射频电缆、收发天线、原位检测仪等8个部分,将无线电高度表的所有部件进行有效屏蔽,短波电台发射时,逐一将收发机、指示器等部件暴露在有效屏蔽外,将受干扰设备的各组成部件进行电磁空间分割,最终确定无线电高度表的低频电缆和分线盒是最主要的受干扰敏感设备。

  3.2信号的分离技术当辐射干扰设备难以采取措施改进电磁兼容性时,可在敏感设备中对信号进行有效分离。分离的主要措施是滤波,其关键是确定滤波电连接器的参数。

  要完成干扰信号的有效滤除,确保有效信号传输且不影响敏感设备性能。在短波电台与高度表电磁兼容工程实施中,将无线电高度表低频电缆收发机端电连接器改用滤波电连接器是主要措施之一。采用滤波连接器的目的是将有效信号和干扰信号分离,减弱进人高度表收发机电路的干扰信号,消除短波电台发射时对高度表指示的影响。通过分析无线电高度表低频电缆的信号特性,明确电缆上主要是低频缓变信号,适当选择滤波电连接器滤波参数,可以避免对无线电高度表低频电缆传输信号的影响。

  3.3综合控制技术将电磁干扰预测、电磁兼容技术设计和电磁兼容测试贯穿于项目实施的全过程,在控制干扰的策略上采用了主动预防、整体规划和“对抗”与“疏导”相结合的方针。除了采用常用屏蔽、接地、搭接、合理布线等方法抑制干扰传播外,还采取空间方位分离、滤波、吸收和旁路等先进电磁兼容设计技术。如电缆的屏蔽与接地、滤波电连接器的使用及其有效接地、屏蔽板的设计及其搭接与接地、改装设备的合理布线等。

  4结束语某型机电磁兼容整治后,对无线电高度表以及原机设备进行通电检查。短波电台在28个频率点发射时,无线电高度表均未发生变化,且机上设备工作正常。通电检查结果表明短波电台对无线电高度表的干扰已彻底消除,机上电磁兼容性良好。飞行试验选取短波电台10个频率点发射,无线电高度表不受干扰,进一步表明短波电台干扰无线电高度表电磁兼容改进措施有效。


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