航空系统电磁干扰论文1.doc

0 关于航空系统电磁干扰及预防措施的讨论 【摘要】 本论文主要阐述了电磁干扰的含义、分类、危害以及干扰源的相关知识， 重点介绍了飞机系统内的干扰源情况；对电磁兼容性设计的定义、设计指南以 及各种传输线的适用频率做了具体的解说，并且主要分析了电缆应用设计的相 关问题；提出了电屏蔽、磁场屏蔽、接地、搭接和设置静电放电装置以及绞扭 线等六种最常用的预防抑制措施并对其作了进一步的分析和说明；最后提出了 只要我们能正确的认识了解电磁干扰，做好相应的预防抑制措施，就能在很大 程度上降低电磁干扰的危害。 关键词：电磁干扰 预防抑制 abstract：the thesis mainly elaborated electromagnetic interferences meaning, classification, damage and disturbance source relevance knowledge, briefed in aircraft systems noise source situation with emphasis; on the definition of electromagnetic compatibility design, design guidelines, and the application of the trequency of transmission lines have done a specific explanation, and has also analysed the electric cable application design related question, proposed mangnetic field shield, ground conestion, joining and set up the static discharge device ,and so on, which mostly commonly used prevention braking measure and has made the further analysis and explandtion. finally, as long as we can correctly understand the electromagnetic interferce and do a good job in the corresponding inhibition measures, and the damage being likeing to reduce the electromagnetism disturbance to a great extent. key words: electromagnetic interference the prevention of inhibition 0 目目 录录 1.1.概述概述 .1 2.2.电磁干扰与电磁兼容性设计电磁干扰与电磁兼容性设计 .1 2.1 电磁干扰1 2.1.1 电磁干扰的危害性1 2.1.2 电磁干扰的分类2 2.1.3 电磁干扰源2 2.1.4 飞机系统内的干扰源4 2.2 电磁兼容性设计5 2.2.1 电磁兼容性定义5 2.2.2 电磁兼容性设计指南5 2.2.3 各种传输线的适用频率范围6 2.2.4 电缆应用设计7 3 3 预防抑制措施预防抑制措施 8 3.1 磁屏蔽8 3.1.1 磁屏蔽的基本原理8 3.1.2 磁屏蔽应用条件9 3.2 接地9 3.2.1 电子设备接地的目的9 3.2.2 信号接地10 3.2.3 电子电路的接地12 3.2.4 运动系统的接地13 3.3 搭接14 3.3.1 搭接的目的14 3.3.2 设计要求14 3.3.3 飞机上必须搭接的部位15 3.3.4 搭接的方法15 3.4 设置静电放电装置15 4.4.结论结论 .15 结结 束束 语语 .17 谢谢 辞辞 .18 参考文献参考文献 .19 0 1.1.概述概述 随着科学技术的发展, 航空、航天技术装备自动化和电子化水平的不断提 高, 电磁干扰和电磁兼容性问题也日益突出。在恶劣的电磁环境中, 射频能量 具有很大危害性, 轻者危及人体健康, 降低电子设备、军械系统的使用性能, 从而使装备不能完成预期的任务; 重者危及含电爆装置的军机以及燃油, 造成 机毁人亡事故。因此, 有必要在这方面进行更深入的研究和分析, 以提高航空 系统工作的可靠性。本文主要对电磁干扰及预防措施进行讨论。 2.2.电磁干扰与电磁兼容性设计电磁干扰与电磁兼容性设计 2.12.1 电磁干扰电磁干扰 2.1.12.1.1 电磁干扰的危害性电磁干扰的危害性 所谓电磁干扰就是指由于无用信号或电磁骚扰（噪声）对有用电磁信号的 接收或传输所造成的损害。而电磁噪声是指不同于任何信号的一种电磁现象， 它通常是脉动的和随机的，也可以是周期的。 电磁干扰所产生的危害主要有下列三方面： (1)对电子系统，设备的危害 电磁干扰会破坏或降低电磁设备的工作性能。高强度的射频近场效应可能 使日光灯起晖，强烈的电磁干扰可能使灵敏的电子设备因过载而损坏。一般硅 晶体管发射极与基极之间的反向击穿电压为 25v，很易损坏。电磁干扰引起 的尖峰电压能使发射结和集电结中某点杂质浓度增加，导致晶体管击穿或内部 短路。在强射频电磁场下工作的晶体管会吸收足够能量使接温超过允许温升而 导致损坏。大多数情况是电子设备（包括电子计算机等信息技术设备）在电磁 干扰作用下，性能暂时降低（信息传递出错，动作失误，工作反常） ，甚至无法 正常工作。当电磁干扰一旦消除后，设备又会恢复正常工作。 (2)对武器装备的危害 现代的无线电发射机和雷达能产生很强的电磁辐射场。电磁干扰能量可能 引起易燃易爆物的起火或爆炸，造成武器装备的失灵，储油罐的起火爆炸，带 来巨大的经济损失和人身伤亡。 (3)电磁能对人体的危害 电磁能量通过对人体组织器官的物理化学作用会产生有害的生理效应。电 磁辐射对人体的危害表现为热效应和非热效应两方面。电磁辐射通过对细胞加 热增加血液的流通和发热，并使外部感觉神经末梢受到加热刺激作用产生病理， 生理和神经反应称为热效应。在射频辐射场中，人体最容易受伤害的部位和器 1 官有眼睛，睾丸，大脑，神经，皮肤，血液等。强烈的微波照射还可能引起血 液中的白细胞和红细胞数目减少，损坏骨骼组织的生长和破坏骨髓等。电磁辐 射引起人体病症有：头晕，乏力，记忆力减退，多汗。脱发和睡眠障碍等。因 此电磁辐射已经成为必须予以控制的环境污染的内容之一。 2.1.22.1.2 电磁干扰的分类电磁干扰的分类 自然干扰源包括地球上各处雷雨，闪电产生的天电噪声，太阳黑子爆炸和 活动产电磁干扰源可分为自然干扰源和人为干扰源两大类。 生的噪声及银河系的宇宙噪声。天电噪声的能谱主要集中在 20mhz 以下， 宇宙噪声的能谱在 20mhz500mhz 频率范围内。所以在这些频率范围内工作的 电子设备可能受其影响。 人为干扰源是由机电或其他人工装置产生的电磁干扰，它包括：各种无线 电发射机；工业、科学和医用（i.s.m）射频设备；架空输电线，高压设备和电 力牵引系统，机动车辆和内燃机；电动机，家用电器，照明器具及类似设备； 信息技术设备；静电放电和电磁脉冲等。 除上述分类方法外，从电磁干扰属性来分，可以分为功能性干扰源和非功 能性干扰源。功能性干扰源指设备实现功能过程中造成对其设备的直接干扰； 非功能性干扰源是指用电装置在实现自身功能的同时，伴随产生或附加产生的 副作用，如开关闭合或切断产生的电弧放电干扰。 从电磁干扰信号的频谱宽度来分，可分为宽带干扰源和窄带干扰源，它们 是相对于指定感受器的带宽达或小加以区分的。 从干扰信号频率范围来分，可以把干扰源分为工频与音频干扰（50hz 及其 谐波）甚低频干扰源（30hz 以下） ，载频干扰源（10khz300khz） ，射频及视 频干扰源（300khz300mhz）,微波干扰源（300mhz100ghz） 。 2.1.32.1.3 电磁干扰源电磁干扰源 (1)发射机 通讯，广播，电视，遥控，遥测，雷达等发射机都要发射很强的电磁波， 它对于相应的接收机来说是有用的信号源，达到传递信息的目的，但对于其它 电子设备和仪器来说则是电磁干扰源。一台发射机有基波发射，谐波发射和非 谐波寄生发射等几种形式。这些发射不仅能经过天线和机箱本身向外辐射，还 能沿着与机箱连接的信号或电源传导。 (2)接收机的无用辐射 无线电和电视接收机这类装置中采用外差式检波，其目的是为了提高灵敏 度和选择性，但是由外差式检波带来的无用辐射却是很强的。首先，本地振荡 2 器产生一定强度俄无用辐射，特别是电视接收机的偏转电路产生的无用辐射常 常干扰其它机器正常工作。 (3)工业、科学和医用射频设备 一切为工业，科学和医疗目的而产生射频能量的设备简称为 i.s.m 射频设 备。这类设备包括用于工业加热的射频振荡器，焊接机械，医疗用射频设备和 超声仪器等。它们虽然没有发射天线，但是由于机箱的屏蔽和接地不良以及电 源滤波性能不佳等因素，电磁能量将穿透机壳进入机箱内部在敏感部件上产生 感应电势，并且机箱的连接电缆由于处在外界干扰场中将在表面及外皮上产生 感应电流进入内部引起传导干扰，射频干扰电磁场可以从天线，高频放大器， 混频器，中频放大器等处进入接收机。这些部位是接收机的低电平点，干扰侵 入后影响程度较大。这类设备的射频功率一般都很大，因此产生的电磁干扰也 就特别严重。甚至会影响操作人员的健康。 (4)信息技术设备及工业控制设备 信息技术设备是指对输入数据进行演算，数据变换，传送等处理的设备， 以及数据的输入输出设备。这类设备内部的干扰源主要是开关电源，时钟振荡 器，频率变换器及脉冲信号。开关电源与时钟振荡器所产生的电磁干扰主要是 它们的基波与谐波，属窄带干扰；而脉冲信号则是一种频谱很宽的宽带干扰源。 计算机进行信息处理是所产生的信息泄漏与发射，将造成信息被窃收的危险。 可控硅整流和调速系统的电流波动往往很大，在电网中将产生浪涌电流，造成 电网电压瞬间跌落和电源波形畸变，因此它们对电网的污染十分严重。 (5)旋转电机，电动工具 电机在启动，工作和切断时都会产生电磁干扰源，特别是当它们频繁地接 通，断开感性负载时，产生的干扰更严重。 (6)荧光灯、氖灯及类似设备 荧光灯，氖灯是根据电击穿原理工作的，电击穿瞬间会产生射频噪声。这 种干扰可以通过等本身向外辐射，也可以由连接荧光灯的电源线引起传导发射。 荧光灯在工作时，由于导电离子不规则地碰撞管壁，还会产生射频噪声。 (7)发动机点火系统 发动机点火系统的火花塞，工作时会产生电磁干扰 (8)变压器，变频器，变流器及类似设备 (9)静电 当两种介电常数不同的绝缘材料发生直接接触，特别是发生相互摩擦时两 者会发生电荷的转移而各自带有不同的电荷，这种作用称之为静电充电。飞机、 车辆、用电设备及人体都会积累电荷成为带电体。飞机在空中高速飞行时。灰 3 尘，沙粒，雨点，雪花等质点撞击飞机表面，使其带电，通常飞机对地电压可 达十几千伏，因此要把系统或设备内所有金属构件用导电条连接起来以消除在 该系统中的任何两个金属物体之间由静电感应而引起的电位差。 2.1.42.1.4 飞机系统内的干扰源飞机系统内的干扰源 系统内干扰大部分是由机载设备产生的，因此可以按机载设备的种类吧它 归纳如下： (1)无线电发射设备干扰 飞机上的通讯，导航，雷达等无线电设备都有大功率的发射机，其中高频 单边带无线电台是最难控制的干扰源，它的发射功率达数百瓦，频率在（2- 30）mhz 范围，使用非定向天线。超短波调幅通讯电台使用频率在（100-150） mhz，发射功率也达数十瓦。它们除了通过天线发射电磁波以外，还通过机壳， 电源线，控制线向周围辐射电磁干扰，在发射信号中除了调谐频率的有用电磁 波外还产生谐波和各种调制交调干扰电磁波，在它们进行收发工作时，整个飞 机系统内将产生较大的复杂的干扰场。 (2)脉冲数字电路和开关电路干扰 随着电子设备和计算机等机载设备增多，大量设备采用数字电路工作于开 关状态，由于数字脉冲电流和电压波形的上升前沿很陡，其中包含着丰富的高 次谐波分量，它们不仅传到电源线中，而且还向周围空间辐射，这是一种频谱 较宽的干扰源，机载计算机中的时钟振荡器，数据总线以及各种门电路、触发 器等都会产生辐射干扰。 (3)带有控制开关的电感性电气设备干扰 在飞机上存在许多电感性的电气元件，如风扇电机；液压电泵、舵面和副 翼操纵的电动舵机、起落架收放驱动电机等，它们都是含有铁心线圈的电感性 负载，当采用开关按钮或继电器触头来控制通-断转换时，就会在电路中产生前 沿很陡的瞬变电压干扰，一般上升时间在微妙到纳秒之间，电压峰值可达 600v，持续时间长达 1ms，振荡频率在 1mhz-10mhz 之间。 (4)旋转设备和荧光灯干扰 飞机上使用的发电机和电动机在旋转过程中由于电刷与整流子之间的滑动 接触而产生的火花放电形成频谱较宽的辐射噪声干扰。民航客机的照明大多数 采用 400hz 交流供电的荧光灯，荧光灯管是充汞氩混合气体的放电管，在放电 的同时产生高频振荡，从而形成噪声干扰，其频谱在（0.1-5）mhz 范围，场强 频密度为（20-300）v/khz. (5)400hz 电源输出电线干扰 由于机舱内空间狭窄，电缆布线密集，由电源线电场和磁场造成的干扰占 4 飞机各种干扰总数的 30%。 2.22.2 电磁兼容性设计电磁兼容性设计 2.2.12.2.1 电磁兼容性定义电磁兼容性定义 电磁兼容性是指设备（分系统、系统）在共同的电磁环境中能一起执行各 自功能的共存状态。就是设备或系统在规定的电磁环境电平下，不因受电磁干 扰而降低工作性能，它们本身产生的电磁发射亦不大于规定的极限电平，以免 影响其它设备的正常工作。从而达到系统内的所有设备互不干扰，共同运行的 目的。 2.2.22.2.2 电磁兼容性设计指南电磁兼容性设计指南 电子设备的兼容性设计包括：控制干扰源的电磁发射、抑制电磁干扰的传 播以及增强敏感设备的抗干扰能力。为此必须研究干扰源的发射特性、各种电 磁干扰的传播通道（传导、感应及辐射） ，以及敏感设备的感受特性。在此基础 上采取以下措施，使电子设备及系统实现电磁兼容性。 (1)完善线路设计 在干扰源出或在受影响的接收机处或沿耦合途径都可以采取防护措施。在 干扰源出抑制干扰就是很有效的。选择干扰小的元器件，采用良好的电路设计 和完好的屏蔽等，可以阻止或减小产生干扰信号，并把它封闭与干扰源内。在 设计接收机电路时可以使用一些特殊电路来降低干扰。如采用限幅器、隔波电 路、平衡电路、相位抵消电路、音频滤波等。 应设计和选用自身发射小、抗干扰能力强的电子线路（包括集成电路）作为电 子设备的单元电路。 (2)根据电磁环境决定防护措施。 是否能形成干扰是由时域、空域、频域、量值等因素的巧合决定的。因此 要具体分析电磁环境，关注那些容易产生干扰、工作频率比较接近的设备，找 出易受干扰影响的线路或设备，从电路、结构、工艺、安装等方面确定必要的 防护措施，求得最佳费效比. (3)滤波 实现电磁兼容的任务之一，就是采用有效手段阻塞耦合通道，包括时域和 频域的分隔。滤波就是把有用信号频谱以外的能量加以抑制。它既可以抑制干 扰源的发射，又可以抑制干扰频谱对敏感设备、电路或元件的影响。它对抑制 传导干扰是十分有效的，但制造大容量、宽频带的抗电磁干扰的滤波器的价格 较昂贵。 在低频范围优先选用有源滤波器，当空间不成问题和电源 不方便的地方选 5 用无源滤波器。在高频范围宜用无源滤波器，在直流（交流）电源线上、放大 器电路和射极输出电路上，常用低通平滑滤波器来衰减及其它虚假信号。 切忌把滤波器的输入输出引线放置在一起或者把滤波器的线圈暴露在干扰 场里。使滤波器良好接地极端重要，接地引线要短，不恰当的接地能使滤波器 失效。 (4)屏蔽 用屏蔽体将干扰源包围起来可以防止干扰。电磁场通过空间向外传播，反 之，用屏蔽体将感受器包封就可以使传感器免受外界空间电磁场的影响。 屏蔽技术虽然能有效的中断近场感应和远场辐射等电磁干扰的传播通道， 但它又可能使设备的通风散热困难。维修不便并导致重量、体积和成本等增加。 所以设计人员权衡利弊，采用合理的措施，以最佳费效比来满足电磁兼容性要 求。 (5)接地 在电子设备中，接地时抑制噪声和防止干扰的重要措施之一。设计中如能 周密地设计地线系统，吧地线、滤波和屏蔽正确地结合使用，往往事半功倍， 有效提高设备的电磁兼容性。 (6)合理布局 合理布局包括系统、设备内各单元之间的相对位置和电缆走线等。基本原 则是使感受器和干扰源尽可能远离，输入与输出口妥善分隔。高电平电缆及脉 冲引线与低电平电缆分别敷设，通过合理布局使相互干扰减小到最小程度而花 费不多。 2.2.32.2.3 各种传输线的适用频率范围各种传输线的适用频率范围 在电子系统和电子设备中应用着多种传递信号的传输线，它们可以作为设 备内部间和系统间的互连线。常用传输种类有平行线、屏蔽线、双绞线、屏蔽 双绞线、同轴电缆和波导等，这些传输线都只能在一定频率范围内使用。 载流导线周围都存在电磁场，低频磁场是主要的，磁场比电场强得多，以 地为电流回路的多点接地系统里，回路面积大用单芯导线或平行线来传输信号， 捡拾的干扰较大，而使用铜丝编织袋屏蔽线对低频磁场能量实际上毫无衰减。 铁类金属屏蔽套用在 5khz 以下可以提高屏蔽效能，在 5khz 以上时普通铜丝编 织屏蔽套用于扼制磁场就变得较为有效。铜丝编织套的屏蔽效能在 20khz 以下 小于 10db，而在 1mhz 提高到 40db，在 40mhz 为 100db。 单点接地电路，即不以“地”为电流归路或可能隔离回归电流的任何地面。 使用双扭线来传输信号或作为电源线，比使用两条平行线的电磁干扰要小的多， 无论是减小发射或对外来场的捡拾都是有效的。双扭线的效能在很大程度上取 6 决于绞扭线的场均匀性和绞扭节距，但是双扭线和屏蔽双扭线只适用于 100khz 以下的信号传输，当频率达到 1mhz 时传输损耗大大增加。 同轴电缆适用于从直流到 1000mhz 的宽频带范围，频率更高时损耗将增加， 所以 1000mhz 以上就用波导传输信号。 2.2.42.2.4 电缆应用设计电缆应用设计 电子设备（分系统、系统）之间的互连线是很多的，错综复杂，干扰可以 通过互连的电缆布线从某个线路传输到别的线路，也可以从电缆内辐射出来或 从外场传播到电缆内。因此正确选用电缆、合理布局、采用屏蔽与接地技术将 大大减小干扰。 2.2.4.1 选用电缆 选用电缆电线有以下原则： (1)外部电源电路（例如 28v 直流、115v 交流）一般不用屏蔽线，单芯屏 蔽电缆可以用于以地为电流回路的低频电路。 (2)多点接地的音频电路和电源电路用单芯屏蔽线。 (3)单点接地的音频电路和低频电路用双扭线，凡是要求隔离返回电流的地 方应用双芯绞线或同轴线。 (4)低频隔离要求很严的单点接地和多点接地电路用屏蔽双扭线。 (5)所有双扭线电路应单点接地，对于采用了接地电路的低频仪器，用单根 单层屏蔽导线，而对于单端的低频仪器则应用单层屏蔽的双扭线。 (6)在同一屏蔽内的个导线应成对使用，并在同等量级的电压电流下运行。 (7)信号反馈电路不应屏蔽。 (8)所有信号电路（包括接地归路）均应分到屏蔽，而且屏蔽套外面还应有 绝缘保护。平衡电路应用双扭线或有公共屏蔽套的平衡同轴线。使用各自有屏 蔽套或公共屏蔽套的多线绞扭电缆时，所有屏蔽均应彼此绝缘。 (9)高频电路和传输射频脉冲以及在宽频范围内阻抗匹配很重要时，用同轴 电缆。同轴电缆终端所接负载阻抗应等于该电缆特性阻抗。 (10)个三角形连接传输系统的三相线以及星形连接的三相和中线均应绞扭 成一根电缆。 (11)为避免其电源阻抗干扰，低电平信号装置的电源线应用易产生干扰的 设备如马达等的电源线分开配电。最好使用同一电源。 2.2.4.2 电缆分类与布线要求 应根据电线电缆的电压高低、电流强弱和干扰特性对电线电缆进行分类组 合，使多种线分开一定距离或扒开成环形。通常分为一次电源线、二次电源线、 控制线、低电平敏感线、隔离线等几大类，将那些电压电流大致相当和干扰类 7 型相似的电线成束。 布线要求 布线设计要尽可能的降低耦合，使敏感线尽量远离干扰源，并尽量利用现 存结构进行隔离。在布线设计中要避免使用过多的屏蔽，滤波或抑制二极管、 在电路走线中应当把高电平电路、低电平敏感电路、脉冲电路分开，避免 它们平行走线。若无可能，需要导线良好屏蔽和接地。各种电缆需要分开的原 因在于： a.敏感电路通常对交流高电平及脉冲电路产生的交叉干扰敏感。 b.脉冲电路会辐射脉冲形式的干扰电平并产生可以耦合到其它电路的剧变 磁场。 c.交流高电平电路及电缆是其附近电缆电路的潜在辐射源。 (1)电源线、敏感线、隔离线不可靠近电磁干扰发射线干扰大的电线束于干 扰小的电线束要互相隔离开来。如果信号引线必须在有干扰的传输线附近通过 时，则应使它们大致相互垂直。 (2)当不同类型的电线或电缆不得不敷设在一起时，应在隔框孔各侧尽量按 要求隔离。传输高电平能量的同轴电缆不应与无屏蔽的电缆或传输低电平信号 的屏蔽电缆组合在一起。所有电线电缆要尽量分散一定距离，并注意电缆走向 与敷设以使干扰耦合控制到最小。 (3)若电源线路只允许使用单芯电线布线时，则相线或正线尽量靠近中线或 直流回线敷设。所有电源线电缆以及大于 5 安倍的任何电缆尽量靠近金属蒙皮。 (4)在同一电连接器上不应采用不同类型的电线，尤其是隔离线，敏感线不 应和电源线、干扰线使用同一电连接器。 2.2.4.3 接地螺栓 在布线操作中，图方便省事，将多根地线捏在一起通过一条公共引线或者 以地接地螺栓接地，这样做是危险的。为了防止通过搭接引线带来共阻抗干扰， 不同束的电线不能接同一螺栓。电源回路接地、信号电路接地、屏蔽接地和接 地应当分开在不同地点接地。低电平信号线切勿重迭在大电流电线的同一螺栓 上。 3 3 预防抑制措施预防抑制措施 3.13.1 磁屏蔽磁屏蔽 3.1.13.1.1 磁屏蔽的基本原理磁屏蔽的基本原理 屏蔽就是在电子电路中将噪声干扰源屏蔽起来。例如将变压器屏蔽起来， 8 因为变压器是一个很大的电磁干扰源。变压器的干扰一般具有方向性，改变方 向也能有效降低干扰强度。 磁性材料中特别是铁磁物质，其导磁率 比空气导磁率 o 大几百倍甚至数 千倍，磁阻甚小。当磁力线由空气进入磁性物质，磁力线发生屈折与畸变，当 磁性材料阿布某物体包围起来，外界磁力线由空气进入磁性屏蔽材料中，磁力 线将在磁性材料中发生强烈收缩而将空气中的磁力线吸收过来，所以采用屏蔽 以后大部分磁力线将集中在磁性材料内部，而只有少数磁通量穿入内腔。 最怕受干扰的部分屏蔽起来。例如放大器的输入回路。屏蔽分电场屏蔽和 磁场屏蔽，屏蔽材料可用铜、铝、铁的箔片制成，也可采用铁淦氧和坡莫合金 等材料。铁淦氧是绝缘导磁材料，可屏蔽磁场，坡莫合金是良好的导电、导磁 材料，可有效屏蔽电场和磁场。在要求高的场合，可以采用多层屏蔽。 3.1.23.1.2 磁屏蔽应用条件磁屏蔽应用条件 磁屏蔽主要应用于低频段，而高频段不采用磁屏蔽，其主要原因是： (1)理论与实践证明：电磁屏蔽已能满足对磁屏蔽的要求，所以从磁屏蔽而 言，磁场屏蔽作用与电磁屏蔽作用是重合的，实施电磁屏蔽的结果可以收到满 意的磁屏蔽效果。 (2)在高频情况下采用导磁材料进行磁屏蔽，由于磁滞损耗与涡流损耗很大。 因而会引起线圈 q 值下降。 (3)磁性材料的屏蔽效能与导磁系数成正比，在高频时，导磁率变低， 屏蔽效能差。 (4)磁性材料一般来讲价格高，而电磁材料铜、铝则价格低。 3.23.2 接地接地 3.2.13.2.1 电子设备接地的目的电子设备接地的目的 接地指把设备的负载、壳体或机架搭接到基本结构，为设备与基本结构 之间提供低阻抗通路，为设备提供基准电位。 接地技术是任何电子电气设备系统都必须采用的重要技术，它不仅是保护 设施和人身安全的必要手段，也是控制电磁干扰、保证设备电磁兼容性、提高 可靠性的重要措施。 接地原意指与真的大地连接以提供雷击放电的通路。例如避雷针的一端埋 入大地，后来成为电气设备和电力设施提供漏电保护的放电通路的技术措施。 现在接地的含义早以延伸，它一般指连接到一个作为参考电位点的良导体的技 术行为。其中的“地”不一定为实际的大地，而是泛指电路和系统的某部分金 属电板线，它可以作为系统中各电路任何电信号的公共电位参考点。例如电子 9 电路往往以金属底座、机架、机箱作为零电位，但它们不一定和大地相连。但 是为了防止雷击对设备和操作人员造成危害，通常把机架与大地相连接。 电子设备“地“与大地连接有以下作用： (1)提高电路系统工作稳定性，若不接地，设备和大地之间的电位差将随外 界干扰场的作用而变化，导致系统工作不稳定。 (2)泄放由静电感应在机箱上积累的电位避免电荷积累形成的高压导致设备 内部放电而成干扰。 (3)为设备和操作人员提供安全保障。 电子设备中各类电路均有电位基准，对于一个理想的接地系统来说，各部 分的电位基准都应保持零电位，设备内所有的基准电位点通过导体连接在一起， 该导体就是设备内部的地线。如都接到一个导电平面上，则称之为接地平面。 良好的接地平面是设备不受干扰而可靠工作的基础，理想的接地平面可在系统 中的任何地方为设备提供公共电位基点，借以消除不需要的电位差。理想的接 地平面对连接线将有大的电容，而其组成部分的分段电感则应很小。接地平面 应由低阻抗材料构成，且其长度、厚度应足够大，以使该接地平面端点间的阻 抗在所有工作频率下很低。 电子电路的地线，除了提供基准电位之外，还可能作为各级电路之间信号 传输的返回通路和各级电路的供电回路，可见地线涉及面相当广，通常电路和 用电设备的接地按其功能分为两大类：安全接地和信号接地。 3.2.23.2.2 信号接地信号接地 3.2.2.1 电路分类 信号接地的连接对象是种类繁多的电路，因此接地的形式也是多种多样的。 信号接地的目的主要是为了防止电磁干扰，因此必须以电磁兼容性为目标选择 接地方式。复杂的大系统中，既有高频信号又有低频信号，既有强电电路又有 弱电电路，既有频繁开关动作的设备又有敏感的弱信号装置。这样的综合性系 统仅仅将电路按需要设置接地方式是不能满足电磁兼容性要求的，还必须采用 分门别类的方法将不同类型的信号电路分为若干类。以同类电路构成接地系统， 每个地系统又可采用不同的接地方式。 第一类是敏感信号和小信号地系统。包括低电平电路、弱信号检测电路、 传感器输入电路、前级放大电路、混频器等。由于这些电路工作电平低，信号 幅度弱小，特别容易受到干扰而失效或降级，因此它们的地线应避免混杂于其 他电路中。 第二类是不敏感信号和大信号电路地系统。它包括高低电平电路、末级放 大器、大功率电路等。因为这些电路中工作电流都比较大，地线系统中的电流 10 也比较大，因此必须和小信号电路的地线分开设置。否则通过地线的耦合作用 必然对小信号电路造成干扰，使电路不能正常工作。 第三类是干扰源设备系统。它包括电动机、继电器、接触器等。由于这类 元件在工作时产生电火花或冲击电流等，往往对电子电路产生严重干扰，除了 要采用屏蔽隔离技术外，地线必须和电子电路分开设置。 第四类是金属构件地。包括机壳、底板、机门、面板等。 在工程实践中按电路性质分类接地的措施还包括数字信号地和模拟信号地 分开设置，交流电源的第和直流电源的地分开的措施都是抑制干扰行之有效的 方法。 3.2.2.2 接地方式 根据各种电路接地点的连接方式不同，通常可以分成单点接地、多点接地、 混合接地和浮地接地四种。 (1)单点接地系统 单点接地只有一个接地点，所有单元电路的接地线都连接到一个点上，这 个点作为电位参考点，把整个电路系统中某结构点作为接地基准点，其它各单 元的信号地都连接到这一点上。 串联式单点接地因各单元公用一条线，易引起共阻抗干扰，对于每个电路 单元都有单独的地线连接到一个接地点的并联式单点接地。在低频时可有效地 避免各单元之间的地阻抗干扰，但在高频时，相邻的地线间耦合（电感性和电 容性）增强，易造成各单元之间的相互干扰，而且这种并联式接地的地线总数 大大增加会导致设备重量体积增大，成本提高。 (2)多点接地系统 多点接地是指设备（或系统）中各个接地点都直接接到距离它最近的接地 平面上，使接地引线的长度最短。这里说的接地平面，可以是设备的底板，也 可以是贯通整个系统的接地母线或设备结构框架。 在直流的情况下，电流在导体截面上是均匀分布的，但对于交变电流，甚 至射频电流，由于集映效应，电流集中于表面，使导体的有效截流面积小于几 何截面积。地线的阻抗随着频率的上升而增加，无论从导体的射频、电阻还是 电感方面考虑，采用宽度比大的扁铜带制作地线是合理的，特别是当地线长度 与工作波长可比拟时，地线上电流电压呈驻波分布。地线变成了辐射天线，高 频时应尽量限制地线长度并增加地线表面的导磁率，系统内各设备尽量就近接 地。 多点接地系统的优点是电路构成比较简单，而且由于采用了多点接地，接 地线可能出现的高频驻波现象显著减小，但是采用多点接地后，设备内部会增 11 加许多地线回路，它们对于设备内较低电平的信号单元产生不良影响。 (3)混合接地系统 在某些电子设备中既有低频电路又有高频电路，这时在低频电路部分采用 单点接地，而高频电路采用多点接地，这种接地方式称之混合接地。 对于低频（10mhz）和公共接地尺寸大的情况要选用多点接地方式。 介于上述两种情况之间的时候，一般可采用两点多多点的混合接地方式。 (4)悬浮接地系统 对电设备而言悬浮接地是指设备地线系统在电气上与建筑物的接大地系统 相绝缘，这样建筑物接地系统上的电磁干扰就不会传导到设备。另一种情况是 在有些电子设备中，为了防止机箱上的干扰电源直接耦合到信号电路，有意使 信号电路单元的信号地线与设备机箱绝缘，这种方式属于电路单元的浮地。 浮地的设备容易出现静电积累，当电荷达到一定程度后会产生静电效应， 在雷电环境下，静电感应产生的高压会在设备机箱与内部其它部件之间产生飞 弧，甚至使操作人员遭到点击。 采用浮地的连接方式可使地中存在的干扰电流不致传导耦合到信号电路。 浮地连接的概念也可应用于设备内部的接地设计，使设备中的参考地与机壳隔 离，可以避免机壳中的干扰电流直接耦合到信号电路。但悬浮地系统的干扰耦 合取决于它和附近导体的隔离程度，在一些大系统中，往往很难做到理想浮地， 除此之外，对于高频更难实现真正浮地。特别是当浮地系统靠近高压线时可能 堆积静电形成危害，或引起静电放电形式干扰电流。电源的漏电、雷击都可能 在机壳与信号系统之间产生电火花，因此除了防止机构地线或附近导体有大干 扰电流波动影响信号系统外，一般不采用浮地的接地方式。 3.2.33.2.3 电子电路的接地电子电路的接地 3.2.3.1 单元电路的接地 每个电子线路都有自身的接地电流，电路拐角附近或与其它回路交叉的任 何接地回路都会引起电路间耦合或级间耦合。接地平面应防止回路电路在灵敏 电路输入端产生干扰电压，解决此问题的简捷方法是合理地安排电路元件，使 接地回路短而直，尽量不交叉。 3.2.3.2 多级电路的接地 多级电路接地点的选择是十分重要的，接地点应选在低电平电路的输入端， 使该端最接近于基准电位。同时输入级的接地线亦可缩短，使干扰的可能性减 小。若把接地点移到高电平，则输入级的地对基准地的电位差最大，地线最长， 当然最容易受到干扰。因此在高电平端接地时不合理的。 12 3.2.3.3 电源馈线 电子设备内部的直流电源供电系统往往是多个电路单元公用一个电源，为 避免公用电源为电路间的噪声耦合通道，希望在负载上所产生的任何交流信号 都不在直流供电馈线上产生交流响应电压，这就要求电源馈线尽可能降低其阻 抗，需使电源馈线的分布电感减小分布电容增大，尽可能减小正负馈线之间的 距离。 电源接地与信号接地应彼此隔离，以较小可能的信号耦合，用下列方法可 避免地电位问题。 (1)对交流电压、直流电压及信号分别用单独的接地通路。 (2)把接地通路按直接路径连接到最大的导体。 (3)用接至电源公共点的若干接地通路，使接地电路保持低阻抗。 (4)避免用多端接地母线或横向接地环路。 (5)在一根接地母线中尽量少用串联式连接并保持此类连接的电连接性能可 靠。 3.2.43.2.4 运动系统的接地运动系统的接地 飞机，军舰，导弹等物体都是以一定速度与陆地作相对运动的移动系统， 它们内部又装备着密集而先进的电子电气设备，为了保证系统内部人员、设备 的安全和系统的电磁兼容性，必须设置专门的接地系统。 3.2.4.1 飞机的接地面 飞机的接地面是采用浮地系统，因为它们不可能连接大地，在这种接地系 统中，所有电子电气设备或系统只有相对的零电位，通常与机壳作为参考点。 为了避免电流在机壳中循环流动，理想的情况是所有系统均以一个公共接地点 为基准，但这样会造成接地线太长，并且带来了辐射问题。因此在飞机上需要 提供几个系统接地点，即公组建立零电位，将小信号电路、大信号电路以及干 扰源噪声地分别设置，然后再连接到一个接地体上，以避免相互干扰。由于飞 机不接大地，不利于防止外界环境的电磁干扰，如雷击、静电等。因此飞机的 基准电位应作以下考虑。 (1)设备壳体应设置得具有很好的屏蔽作用，并设有壳体接地装置，凡能产 生电磁能或对电磁场敏感的电子电气设备或部件均使其外壳与飞机基本结构接 地，形成连续的低阻通路。 (2)设备内部的电路系统应从电气上与设备壳体绝缘，并按分组接地原则相 应建立分基准接地点，然后再连接到飞机的基准接地面。 (3)直流系统的负线与交流系统的零线应采用尽可能短的连接线，然后接到 所在系统基准接地点上。 13 (4)天线系统在天线安装座处接地，在无屏蔽的发射天线附近任何线性尺寸 大于 300mm 的导体均应搭接到基本结构上。该搭接最好是直接搭地，如果需要 搭地线时，搭地线应尽量短。 3.2.4.2 飞机射频接地面 由于飞机是浮地系统，所以接地面建立在机壳的金属构件上，凡构成蒙皮 的所有构件之间，蒙皮上的口盖、舱盖、检修门等均应搭接到基本结构上。在 电气上提供一个低阻通路，因此飞机额度蒙皮应设计成均匀的低阻抗通路，同 时对设备壳体、电源回路、系统基准接地面以及电缆屏蔽都要有一定的设计要 求。 3.2.4.3 飞机避雷接地 飞机遭受到雷击大体上有两种情况：一是直接雷击，另一种是感应雷击。 直接雷击的破坏性大，可能造成机毁人亡的事故。感应雷击是飞机接近带有大 量电荷的云层时，雷雨将对飞机或设备壳体感应产生大量的电荷，形成较高的 电位。可能发生绝缘介质击穿而烧坏电子设备，也可能造成不连续额度两点之 间放电产生火花，若发生在易燃易爆区域内将会引起火灾。因此飞机的整个壳 体和基本结构应有连续的低阻通路，以使能让强大的雷击电流通过，同时在电 流通过的通路上不应产生过热的部位和缝隙之间发生火灾。搭接就是保证这个 连续低阻通路的技术措施。 3.2.4.4 飞机静电接地 飞机在飞行中会产生大量的静电电荷附着在飞机的尖端部位，虽然在飞机 的适当部位安装了一定数量的放电器，能使大量的静电荷泄放掉，但总会有一 部分剩余的电荷，它所形成的电位比大地的电位高许多。因此飞机着落时需要 有接大地的装置。如接地刷或接地钢索，把飞机剩余的电荷迅速放掉。飞机在 地面停放或加油时都与大地连接，保持同电位，防止静电起火。 3.33.3 搭接搭接 3.3.13.3.1 搭接的目的搭接的目的 (1)消除飞行中飞机某些部件之间可能产生火灾危险和无线电干扰的放电现 象。 (2)利用机体作为第二导体（回路负载）并降低电阻以形成可靠的单线电路。 (3)形成具有固定电容和电导的天线地网。 (4)防止天线所辐射的电能被绝缘金属部分吸收。靠近天线的金属零部件能 吸收天线电磁能量和降低发射机功率，因而缩短通讯距离。 14 (5)隔离干扰源和排除在防波套、设备架和电磁驻波管内产生有害电压的可 靠性。防波电路中的电流路径愈短，防波套电阻就愈小，若减小电阻值，则防 波效率可大大提高。 3.3.23.3.2 设计要求设计要求 应考虑所选搭接元件的物理特性如尺寸、强度、抗疲劳、耐腐蚀、电阻率 及温度系数等。 当设备处于规范所要求的环境条件下，设备搭接件不会变坏，设计和确定 有特殊用途的搭接时，必须考虑设备的干扰频谱。 合适的搭接其直流电阻应为 0.1m，不得大于 2.5m。 电源回路的搭接电阻不大于 1000 飞机发动机、电气电子设备外壳到基本结构的搭接电阻不大于 2500， 副油箱、武器等外挂物的搭接电阻不大于 2000。 3.3.33.3.3 飞机上必须搭接的部位飞机上必须搭接的部位 (1)发动机 (2)用铆钉和螺栓连接的飞机所有金属构件。 (3)飞机活动构件，如舱门、口盖、升降舵、方向舵、副翼、调整片、襟翼、 起落架、操纵杆等。 (4)燃油系统、滑油系统、液压系统的油箱、导管、泵、阀门以及氧气系统 所有的金属零件。 (5)无线电设备、仪表板、操纵台、电气设备的分线盒、配电盘和控制板等。 (6)所有负线、导线和电缆的防波套。 (7)静电放电刷、接地锥和避雷装置。 3.3.43.3.4 搭接的方法搭接的方法 (1)如果连接部分是彼此固定接触时，用紧固零件连接。 (2)对接触不良或有相对运动的部件，用搭接线连接。 (3)各种导管之间和导管与机体间的搭接用搭接片或搭接线连接。 必须搭接的部位，在安装之前将零件连接处的漆层、氧化层、冷氧化膜、 灰尘、油污仔细的清除。零件安装好后，被清除区域的多余部分应当涂上清漆 和相应的面漆。搭接的固定端及其螺钉头应用红漆作标记。 3.43.4 设置静电放电装置设置静电放电装置 为了使飞行、着陆和机场停放时能够可靠地泄放机体上的电荷，在飞机上 15 装有静电放电