Análisis integral de 360° de interferencia electromagnética y diseño EMC de circuitos de radar

Los radares modernos tienen requisitos cada vez más altos para la calidad del espectro de la señal y requieren que el radar funcione de manera confiable en entornos hostiles de interferencia electromagnética. Esto plantea requisitos más estrictos para la capacidad de interferencia antielectromagnética y el diseño de compatibilidad electromagnética de los sistemas de circuitos de radar. Dado que la salida parásita de la señal de radar no solo se genera en el proceso de conversión de la señal, sino que también está relacionada con la interferencia externa del sistema, la interferencia entre circuitos, el diseño estructural, el diseño del proceso y la coincidencia de transmisión de señal del sistema de circuito, es necesario desarrollar requisitos compatibles electromagnéticos del sistema de circuito, además de una solución razonable, el diseño es correcto, pero también debe prestar atención a los siguientes puntos.

un. Tome medidas efectivas, como la puesta a tierra razonable de los circuitos y el desacoplamiento entre circuitos para suprimir todas las señales irrelevantes.

b. El diseño del conjunto, la distribución y la disposición del circuito deben ser correctos y razonables.

c. Se debe adoptar un diseño de proceso avanzado, y el diseño de yongucase debe ser hermoso y razonable para los gabinetes de equipos electrónicos

d. Refuerce el aislamiento de suministro electrónico de los blindajes EMC entre los circuitos de la unidad y los cables y entre los sistemas de circuitos.

Análisis de Compatibilidad Electromagnética y Diseño de Sistemas de Circuitos

Cuando un sistema de circuito se compone de circuitos electrónicos unitarios de alta calidad para completar una determinada función, además del esquema de sistema correcto, el diseño de compatibilidad electromagnética también es muy importante. Especialmente para el sistema de señal altamente estable y algunos sistemas de circuitos complejos en los sistemas de circuitos y radares modernos que funcionan en entornos electromagnéticos hostiles, el diseño de la compatibilidad electromagnética es aún más importante. A continuación se analizará en detalle el problema de compatibilidad electromagnética del sistema de circuitos y se propondrán las medidas y métodos de implementación pertinentes.

1. Compatibilidad electromagnética del sistema de potencia.

​​Hay tres formas de interferencia en el sistema de suministro de energía: la primera es la interferencia externa al sistema, como la señal de interferencia causada por la interferencia de la red eléctrica de CA y el campo magnético de interferencia; el segundo es la señal de interferencia generada por el propio sistema, como el filtro de rectificación Después de la interferencia de ondulación, el pulso agudo generado por la regulación de voltaje del tiristor, el pulso de alta frecuencia causado por la fuente de alimentación de conmutación, la fuga de alta frecuencia fuente de alimentación y el ruido generado por el tubo Zener, etc.; la tercera es la señal de interferencia de campo en la conexión del sistema. . Para suprimir o debilitar estas señales de interferencia, el sistema de alimentación debe diseñarse cuidadosamente para la compatibilidad electromagnética.

un. Agregue medidas de aislamiento y blindaje electrónico EMC al transformador de potencia

​​Cada transformador de potencia debe proteger electrostáticamente la electrónica entre el primario y el secundario para aislar la interferencia de la red primaria. Las fuentes de alimentación importantes también deben cubrir todo el transformador con materiales de alta permeabilidad magnética para el blindaje magnético para suprimir la interferencia causada por el campo magnético del transformador y los campos magnéticos externos. Estos aislamientos electrostáticos y blindajes magnéticos de electrones deben estar conectados a tierra de manera confiable.

b. El transformador de potencia debe estar lo más alejado posible del circuito electrónico, para minimizar la interferencia de la frecuencia de potencia y el campo magnético de la fuente de alimentación de CA.

c. En el sistema de circuitos, si hay circuitos analógicos y circuitos digitales al mismo tiempo, los circuitos analógicos y los circuitos digitales deben alimentarse por separado. Evita que los transitorios de tiempo de subida rápidos en los circuitos digitales afecten a los circuitos analógicos a través de la fuente de alimentación.

d. Montar el circuito razonablemente, aterrizar correctamente, cablear y tender correctamente los cables. La selección de materiales de malla de blindaje EMC magnéticos y electromagnéticos apropiados debe tener en cuenta el tamaño, el peso y el costo.

2. Compatibilidad electromagnética del sistema de transmisión de señales.

​​Hay dos aspectos principales de la interferencia durante la transmisión de la señal. Una es que cuando la señal pasa a través de la línea de transmisión, se genera un campo electromagnético a su alrededor, y estos campos electromagnéticos inducirán corriente en los conductores circundantes para formar una señal de interferencia; la otra es que la señal generalmente se refleja durante el proceso de transmisión, y la señal reflejada se serializa en otros circuitos para formar una señal de interferencia. En general, se pueden tomar las siguientes medidas para superar la interferencia causada por la transmisión.

un. Reforzar el blindaje electromagnético. Para diferentes frecuencias y diferentes tipos de circuitos unitarios, el blindaje combinado puede reducir la influencia mutua.

b. Fortalezca la coincidencia y el aislamiento de la señal de transmisión, de modo que la entrada y la salida de la señal tengan redes coincidentes, y aumente adecuadamente el nivel de aislamiento para reducir la interferencia de reflexión.

c. Suprima todas las señales inútiles, incluso si caen fuera de la banda de frecuencia del circuito, se deben tomar medidas de supresión. Debido a que los amplificadores, multiplicadores de frecuencia, mezcladores de frecuencia y divisores de frecuencia ordinarios no tienen linealidades, es posible convertir señales fuera de banda en el rango de banda de frecuencia efectivo del circuito. Por lo tanto, si es necesario, se deben agregar varios filtros para suprimir las señales no deseadas.

d. Cableado razonable y arreglo razonable de circuitos. Las líneas de transmisión en la placa impresa pueden convertirse tanto en antenas transmisoras como en antenas receptoras. Por lo tanto, deben disponerse razonablemente y sus longitudes deben acortarse tanto como sea posible para reducir su interferencia mutua.

3. Compatibilidad electromagnética del sistema de cable a tierra

Como cable de tierra del sistema de circuito, la tarea principal es hacer un buen contacto y minimizar la inductancia y la resistencia de puesta a tierra.

Haga que la corriente de tierra sea menos pot y reduzca la inducción mutua.

​​En el sistema de circuitos, la tierra de la señal analógica, la tierra de la señal digital y la tierra del ruido generalmente deben estar separadas, y algunos sistemas también necesitan una tierra de blindaje separada. La tierra analógica se usa para circuitos analógicos y sus fuentes de alimentación; la tierra de señal digital se utiliza para circuitos digitales y sus fuentes de alimentación; la conexión a tierra de ruido se utiliza para blindaje electrostático de transformadores de alimentación de CA y blindaje de transformadores, blindaje de línea de alimentación de CA y transmisores, etc. Estos cables de tierra no deben confundirse ni conectarse en el sistema de circuito, de modo que estén conectados a único punto fuera del sistema.

4. Diseño de compatibilidad electromagnética de tecnología y estructura de circuitos.

La compatibilidad electromagnética no solo se puede considerar como una cuestión de diseñadores de circuitos, sino que también debe ser coordinada por procesos y caja de blindaje de electrones  personal de la estructura para completar un diseño razonable juntos. Ya sea que se trate de la configuración del cable a tierra, la disposición del cable o el diseño de apariencia del cuerpo de protección de la combinación electrónica, la disposición de la combinación electrónica y la colocación del transformador, y la selección de varios materiales son todos los problemas de estructura electrónica.

​​El procesamiento del cuerpo de blindaje, la fabricación y envío de la placa impresa y el montaje del circuito afectarán directamente los efectos de blindaje, radiación y conducción, lo cual es un problema de proceso. Se debe prestar atención a los siguientes problemas al diseñar.

un. Dividir y combinar razonablemente los circuitos electrónicos unitarios para que puedan combinarse en diferentes circuitos de bloques funcionales de acuerdo con sus funciones. Especialmente para el circuito de señal de pulso periódico, es mejor dejar que comience y termine en el mismo bloque funcional, es decir, ensamblado en el mismo Caja blindada EMI.

b. El circuito digital y el circuito analógico deben ensamblarse por separado, y la conexión entre ellos debe estar aislada. Si es necesario, se pueden utilizar dispositivos de acoplamiento fotoeléctrico para aislarlos completamente.

c. Para cables que transmiten señales altamente estables, si es necesario, agregue fundas de blindaje emi a los cables o use cables semirrígidos y cables rígidos.

d. La disposición de los circuitos y componentes debe ser razonable, no hacer que la señal sea tortuosa y minimizar la salida, la entrada y el acoplamiento mutuo en diversas situaciones.

mi. Intente elegir un circuito de instalación plano, no conecte a tierra un área grande, su resistencia a la radiación del campo electromagnético es mejor que la de un circuito tridimensional, lo que puede reducir en gran medida la radiación del campo.

f. Preste especial atención a los circuitos de ruido, la posición de montaje de los componentes de ruido y trate con sus cables de tierra, tales como: relés, transformadores de potencia, dispositivos de alta potencia y alta corriente y circuitos de pulso de alto voltaje.

g. No instale componentes de alta potencia y alta corriente en el blindaje para evitar que su corriente de retorno cause interferencias de acoplamiento innecesarias a través del blindaje contra interferencias electromagnéticas.

5. diseño de blindaje electromagnético

 En el diseño de compatibilidad electromagnética, la apariencia y diseño estructural del blindaje es un aspecto muy importante. El blindaje es un medio importante para suprimir todas las señales irrelevantes. En general, se puede dividir en tres tipos: blindaje electrostático, blindaje magnético y blindaje electromagnético.

1. Blindaje electrostático

​​Cualquier dos objetos cargados en el espacio pueden generar un campo electrostático, y un cambio en el voltaje de uno de ellos definitivamente causará un cambio en el otro, resultando en una calamidad electrostática. El mecanismo de acoplamiento electrostático es causado por la acción contundente capacitiva que existe entre los circuitos.

​​La mejor manera de superar la electricidad estática es usar una placa de metal como escudo estático. Aísle las dos fuentes de interferencia con una placa de metal o instale todos los componentes del circuito en un lado de la placa de metal, como en los circuitos de montaje en superficie, para obtener una buena protección electrostática. El método de blindaje específico, especialmente el blindaje del efecto catastrófico de la capacitancia parásita, debe considerarse completamente en la etapa inicial de diseño.

​​Método de blindaje: coloque una placa de metal entre los dos circuitos blindados y realice las conexiones eléctricas entre las placas de metal y tierra, como se muestra en la Figura 1. De esta manera, las líneas eléctricas de un punto quedan bloqueadas por la placa de blindaje, que juega el papel de blindaje electrostático.

​​También se puede convertir en una cubierta de blindaje, como se muestra en la Figura 2, y también se puede obtener un buen efecto de blindaje. En la Figura 2 se puede ver que la línea de alimentación en el punto A no puede llegar al punto B, por lo que también puede desempeñar un buen papel en el blindaje electrostático.

 Aumente la distancia entre A y B para reducir la capacitancia parásita y también reducir el efecto catastrófico de la capacitancia, pero este método está limitado por el volumen y generalmente no se puede usar. Se debe prestar especial atención al buen contacto entre la pantalla electrostática y tierra. Si el contacto no es bueno, habrá una diferencia de potencial entre el escudo y el suelo, lo que afectará el efecto de blindaje. Por lo tanto, se requiere que la caja de blindaje sea tratada con conductivo y anticorrosión. Los tornillos y remaches utilizados para la fijación no deben ser demasiado finos. Trate de hacer un buen contacto eléctrico, reduzca la resistencia de puesta a tierra y reduzca la inductancia de puesta a tierra.

 2. Blindaje magnético

​​Cuando la corriente fluye en el cable, cuando fluye a través de la bobina del inductor y el transformador, se genera un campo magnético a su alrededor. El campo magnético se propaga a través de la inductancia mutua en el circuito. Las líneas de campo magnético generadas por la corriente inducen voltajes en otros circuitos a través de la inductancia mutua.

​​Especialmente a bajas frecuencias por debajo de 3KH: el principal efecto de interferencia es causado por el campo magnético, pero resolver el blindaje magnético suele ser costoso y difícil. En el radar, el blindaje magnético se dirige principalmente a los transformadores de potencia y moduladores de alta tensión. En general, el transformador de la fuente de alimentación de baja ondulación suele estar protegido por permalloy, de lo contrario, no logrará buenos resultados.

3. Blindaje electromagnético

​​Cualquier tipo de circuito de CA produce campos eléctricos y magnéticos alternos. El blindaje electromagnético está relacionado con la naturaleza del campo electromagnético, la frecuencia de cambio y la distancia entre la fuente de radiación y el receptor. En el sistema de circuito electrónico de radar, la frecuencia de operación es generalmente más alta, y por encima de IKHz, generalmente se usa aluminio como material de protección electromagnética. La caja de protección de aluminio fabricada con tecnología de corte puede proteger y aislar señales de 300 MHz por encima de 100 dB. Cuando la frecuencia está por debajo de ]KHz, el campo magnético está principalmente protegido y se deben seleccionar materiales con alta permeabilidad magnética.

En el sistema de circuito electrónico, para facilitar el cableado interno y sacar y colocar el circuito, se agrega una placa de cubierta a la caja de ensamblaje de blindaje. A veces, para ventilación y disipación de calor, se perforan orificios y hendiduras en la placa de blindaje, lo que da como resultado puntos discontinuos en el cuerpo de blindaje. Provocar fugas de señal y causar interferencias. Cuando se encuentre con este problema, no dude en dejarlo en manos de yongcase, que es un fabricante de recintos de equipos electrónicos durante 18 años, y tiene una experiencia muy rica en el diseño de recintos de blindaje. Solo necesita proporcionar las ideas de diseño de la carcasa y el tamaño de la placa de circuito impreso. Puede adaptar la caja de blindaje ideal para usted. Dispondremos correctamente las posiciones de los componentes para que las rendijas y agujeros no corten la corriente inducida. Si es necesario, los agujeros se pueden cambiar a guías de ondas de corte para debilitar aún más la radiación del agujero.

6. Diseño de montaje de escudo

​​Además del diseño de blindaje, la tecnología de ensamblaje también es muy importante, especialmente para el ensamblaje de sistemas de RF, que deben diseñarse cuidadosamente.

En general, se deben tener en cuenta los siguientes puntos.

un. El diseño de blindaje del circuito interno debe poder evitar la fuga de energía de radiofrecuencia del propio circuito electrónico y también evitar la influencia de la energía electromagnética externa en él.

b. Tome medidas para evitar retroalimentación innecesaria y percances entre las etapas del circuito.

c. Agregue medidas de filtrado a la fuente de alimentación para atenuar y suprimir la conducción de señales de radiofrecuencia dentro de la combinación electrónica y entre la combinación electrónica y la combinación.

d. Cuanto menor sea la resistencia de puesta a tierra de RF, mejor.

Por supuesto, también hay que tener en cuenta los requisitos de volumen, peso, coste, etc.

​​Cuando la atenuación del campo parásito entre los circuitos es relativamente alta, es mejor utilizar la estructura de caja de montaje. Puede convertirse en una sola sala de aislamiento o puede diseñarse en múltiples salas de aislamiento, es decir, una caja de blindaje, que se divide en varias salas de aislamiento. Este tipo de caja de montaje tiene un mejor aislamiento para el campo electrostático y el campo electromagnético. El mejor material para hacer la caja de montaje es el aluminio, que es barato y ligero, y generalmente tiene un buen efecto de aislamiento en el sistema de circuitos del radar. El aluminio tiene buena resistencia a la corrosión, fuerte plasticidad, reciclabilidad y buen efecto de disipación de calor, lo que lo convierte en la mejor opción para gabinetes de equipos industriales. Yongucase tiene cajas de blindaje listas para usar con múltiples especificaciones y tamaños, y el tamaño se puede personalizar, servicios de anodizado, apertura de orificios, etc.

​​Al ensamblar estos protectores, a menudo se encuentran fugas en las costuras largas y se deben tomar las medidas necesarias para permitir muchos puntos de contacto en la costura larga. Se pueden utilizar medidas como la adición de tornillos, la adición de láminas elásticas y el revestimiento de almohadillas conductoras. Sin embargo, debemos prestar atención a la anticorrosión, especialmente a la anticorrosión electroquímica, de lo contrario, el efecto satisfactorio no se puede mantener durante mucho tiempo.

También se debe considerar la interferencia del cable de radiofrecuencia, la amplitud de la señal de transmisión debe seleccionarse razonablemente y la dirección del cable del sistema y la línea de señal de pulso deben organizarse correctamente. Las líneas de señal de CA no deben vincularse entre sí, especialmente las señales de pulso a gran escala deben distinguirse estrictamente de las señales de alta pureza durante la transmisión.

En resumen, el diseño de blindaje es un diseño relativamente complejo, que requiere no solo conocimiento del diseño mecánico, sino también conocimiento de los diversos aspectos del electrocadáver involucrado.