雷达导引头电磁兼容性设计与预计-硕士论文开题报告.ppt

1、工程硕士学位论文开题报告工程硕士学位论文开题报告 雷达导引头电磁兼容性设计雷达导引头电磁兼容性设计与预计与预计物理电子学院物理电子学院课题来源课题来源本论文的课题来源是我厂十二五期间立项的某型本论文的课题来源是我厂十二五期间立项的某型反舰导弹雷达导引头的子课题，是贯穿导引头整个反舰导弹雷达导引头的子课题，是贯穿导引头整个研制周期的重要设计和验证内容。研制周期的重要设计和验证内容。雷达导引头电磁兼容性设计与预计雷达导引头电磁兼容性设计与预计物理电子学院物理电子学院背背 景景自从无线电通信和电报通信问世以来，人们就知自从无线电通信和电报通信问世以来，人们就知道电火花能产生频谱分量很丰富的电磁波。道

2、电火花能产生频谱分量很丰富的电磁波。1889年年，英国邮电部门研究了通信中的干扰问题，使电磁，英国邮电部门研究了通信中的干扰问题，使电磁干扰技术研究开始走向商业化和产业化。随后数十干扰技术研究开始走向商业化和产业化。随后数十年内，相关世界组织、许多国家的政府及军队都出年内，相关世界组织、许多国家的政府及军队都出台了许多规定和规范，例如欧洲的台了许多规定和规范，例如欧洲的CE指令、美国指令、美国FCC联邦法规都有相应的电磁兼容性要求。第二次联邦法规都有相应的电磁兼容性要求。第二次世界大战期间，随着电子设备的增加，电磁干扰问世界大战期间，随着电子设备的增加，电磁干扰问题开始大量出现。此后也不断出现

3、由于电磁兼容问题开始大量出现。此后也不断出现由于电磁兼容问题导致的重大故障或事故。题导致的重大故障或事故。雷达导引头电磁兼容性设计与预计雷达导引头电磁兼容性设计与预计物理电子学院物理电子学院1982年英国与阿根廷的马年英国与阿根廷的马岛战争中，谢菲尔德号被飞鱼岛战争中，谢菲尔德号被飞鱼导弹击沉。为避免警戒系统干导弹击沉。为避免警戒系统干扰指挥通信，警戒系统被关闭扰指挥通信，警戒系统被关闭，而此时，阿根廷刚好发射了，而此时，阿根廷刚好发射了飞鱼导弹。飞鱼导弹。雷达导引头电磁兼容性设计与预计雷达导引头电磁兼容性设计与预计背背 景景1967年美国一艘弗莱斯特年美国一艘弗莱斯特级航母由于甲板上一架歼击

4、机级航母由于甲板上一架歼击机搜索雷达上一个屏蔽连接器屏搜索雷达上一个屏蔽连接器屏两端触片产生的射频电压导致两端触片产生的射频电压导致一枚导弹误发射。一枚导弹误发射。物理电子学院物理电子学院反舰导弹是海战中核反舰导弹是海战中核心的武器装备和作战手段心的武器装备和作战手段，具备精确制导能力的现，具备精确制导能力的现代反舰导弹已广泛装备各代反舰导弹已广泛装备各国海军。国海军。导引头作为反舰导弹导引头作为反舰导弹的关键分系统，对导弹的的关键分系统，对导弹的命中概率和精度都有着重命中概率和精度都有着重要影响。要影响。雷达导引头电磁兼容性设计与预计雷达导引头电磁兼容性设计与预计俄罗斯俄罗斯“白蛉白蛉”超声

5、速反舰导弹超声速反舰导弹背背 景景物理电子学院物理电子学院雷达导引头电磁兼容性设计与预计雷达导引头电磁兼容性设计与预计现代导引头表现出以下特点：现代导引头表现出以下特点：p 电子线路类型多电子线路类型多p 信号形式复杂信号形式复杂p 各类信号覆盖的频谱宽各类信号覆盖的频谱宽p 与弹上设备接口复杂与弹上设备接口复杂p 布局紧凑布局紧凑背背 景景物理电子学院物理电子学院以往电磁兼容性设计多集中在工程研制阶段中后以往电磁兼容性设计多集中在工程研制阶段中后期，电磁兼容设计规划也落后于导引头整体设计进期，电磁兼容设计规划也落后于导引头整体设计进程。程。雷达导引头电磁兼容性设计与预计雷达导引头电磁兼容性设

6、计与预计目的和意义目的和意义p 结合不同研制阶段提出设计内容结合不同研制阶段提出设计内容p 包含整机及分机的设计方法和技术包含整机及分机的设计方法和技术p 结合产品实例结合产品实例有效管理导引头电磁兼容性相关技术状态有效管理导引头电磁兼容性相关技术状态提高相关设计水平具有积极的意义提高相关设计水平具有积极的意义提高企业反舰导引头研制水平提高企业反舰导引头研制水平提升武器装备研制保障能力提升武器装备研制保障能力物理电子学院物理电子学院技术现状技术现状1967年年2007年，美军的年，美军的MIL-STD-461已经历已经历经经7代标准；代标准；MIL-STD-462也经历了也经历了3代标准。代标

7、准。1986年年2013年，国军标年，国军标GJB151和和GJB152也也经历了经历了3代标准。代标准。雷达导引头电磁兼容性设计与预计雷达导引头电磁兼容性设计与预计军工行业由于其涉及国家秘密的特殊性，产品设军工行业由于其涉及国家秘密的特殊性，产品设计技术、相关试验细节以及故障排查和解决措施等计技术、相关试验细节以及故障排查和解决措施等信息一直处于保密状态。近年来，随着竞争机制引信息一直处于保密状态。近年来，随着竞争机制引入装备研制领域，各科研院所更加注重对商业秘密入装备研制领域，各科研院所更加注重对商业秘密的保护，电磁兼容性设计技术也主要依赖于科研单的保护，电磁兼容性设计技术也主要依赖于科研

8、单位自身积累。位自身积累。物理电子学院物理电子学院课题研究内容课题研究内容本课题的具体研究内容包括以下几个方面：本课题的具体研究内容包括以下几个方面：p 导引头电磁兼容性的一般特点；导引头电磁兼容性的一般特点；p 各分机电磁兼容性的一般特点；各分机电磁兼容性的一般特点；p 电磁兼容性相关的设计方法；电磁兼容性相关的设计方法；p 电磁兼容性相关的工艺方法。电磁兼容性相关的工艺方法。雷达导引头电磁兼容性设计与预计雷达导引头电磁兼容性设计与预计物理电子学院物理电子学院课题目标课题目标依托某导引头项目，结合具体型号任务提炼、总依托某导引头项目，结合具体型号任务提炼、总结具有一定普适性的导引头电磁兼容性

9、设计方法，结具有一定普适性的导引头电磁兼容性设计方法，并将这套方法实际应用到导引头产品设计中，通过并将这套方法实际应用到导引头产品设计中，通过专项试验来验证上述设计方法的有效性。专项试验来验证上述设计方法的有效性。雷达导引头电磁兼容性设计与预计雷达导引头电磁兼容性设计与预计物理电子学院物理电子学院课题的技术路线课题的技术路线课题的核心技术路线有两点：建立导引头电磁兼课题的核心技术路线有两点：建立导引头电磁兼容性一般模型、提出具体的设计方法和准则。容性一般模型、提出具体的设计方法和准则。雷达导引头电磁兼容性设计与预计雷达导引头电磁兼容性设计与预计基本模型基本模型物理电子学院物理电子学院雷达导引头

10、电磁兼容性设计与预计雷达导引头电磁兼容性设计与预计课题的技术路线课题的技术路线物理电子学院物理电子学院设计方法和准则设计方法和准则雷达导引头电磁兼容性设计与预计雷达导引头电磁兼容性设计与预计系统电磁兼容性设计的主要内容系统电磁兼容性设计的主要内容频率选择频率选择p 主要信号频率或频带不应太过接近或成倍频主要信号频率或频带不应太过接近或成倍频p 对于主动对于主动/被动复合体制导引头，落入被动频段被动复合体制导引头，落入被动频段内的主动雷达的信号功率应尽量低内的主动雷达的信号功率应尽量低p 对于其它复合体制导引头，主动部分的主要信号对于其它复合体制导引头，主动部分的主要信号频率不应与其它模式导引设

11、备的主要信号频率接近频率不应与其它模式导引设备的主要信号频率接近或成倍频关系或成倍频关系课题的技术路线课题的技术路线物理电子学院物理电子学院总体布局总体布局p 整体结构应尽量考虑一体化机箱，使结构尽可能整体结构应尽量考虑一体化机箱，使结构尽可能紧凑；紧凑；p 布局时应考虑使敏感的电缆长度最短；布局时应考虑使敏感的电缆长度最短；p 应为不同类型的电缆预留独立布线的区域；应为不同类型的电缆预留独立布线的区域；p 应提供良好的接地和搭接；应提供良好的接地和搭接；p 对于特别敏感的局部电路应提出局部屏蔽和安装对于特别敏感的局部电路应提出局部屏蔽和安装位置要求；位置要求；p 应提出机壳表面处理要求和安装

12、面平面度、粗糙应提出机壳表面处理要求和安装面平面度、粗糙度等要求。度等要求。雷达导引头电磁兼容性设计与预计雷达导引头电磁兼容性设计与预计课题的技术路线课题的技术路线物理电子学院物理电子学院信号功率限制信号功率限制限制的基本原则是：传输的信号功率以满足最小限制的基本原则是：传输的信号功率以满足最小设计需求并留有一定裕量。设计中应尽可能在接收设计需求并留有一定裕量。设计中应尽可能在接收端单机机箱内部对信号功率进行放大，而不是在信端单机机箱内部对信号功率进行放大，而不是在信号发送端将信号功率放大后进行传输。号发送端将信号功率放大后进行传输。接地（信号地）接地（信号地）电子设备常用的接地方法有单点接地

13、、多点接地电子设备常用的接地方法有单点接地、多点接地及混合接地。应根据不同的电路类型选择合适的接及混合接地。应根据不同的电路类型选择合适的接地方式。地方式。雷达导引头电磁兼容性设计与预计雷达导引头电磁兼容性设计与预计课题的技术路线课题的技术路线物理电子学院物理电子学院搭接搭接导引头上常使用的方法是螺钉紧固。一般来说，导引头上常使用的方法是螺钉紧固。一般来说，搭接电阻为搭接电阻为1m就属于高质量的接头。在实施过程就属于高质量的接头。在实施过程中，若认真清洁搭接表面，并保持适当的压力，中，若认真清洁搭接表面，并保持适当的压力，1m的搭接电阻是比较容易得到的。但在射频搭接的搭接电阻是比较容易得到的。

14、但在射频搭接要求更高。要求更高。由于维修性的需要，导引头与弹体支架的搭接通由于维修性的需要，导引头与弹体支架的搭接通常不允许采用熔接、钎焊等永久性搭接措施，而是常不允许采用熔接、钎焊等永久性搭接措施，而是采用螺栓搭接。采用螺栓搭接。雷达导引头电磁兼容性设计与预计雷达导引头电磁兼容性设计与预计课题的技术路线课题的技术路线物理电子学院物理电子学院屏蔽屏蔽导引头的屏蔽设计一般可分为导引头的屏蔽设计一般可分为3个方面：系统屏个方面：系统屏蔽、分机屏蔽电缆屏蔽和敏感电路局部屏蔽。蔽、分机屏蔽电缆屏蔽和敏感电路局部屏蔽。p 不能对导引头进行整体屏蔽，而是考虑舱段之间不能对导引头进行整体屏蔽，而是考虑舱段之

15、间的屏蔽的屏蔽p 各单机必须屏蔽各单机必须屏蔽p 所有电缆必须屏蔽所有电缆必须屏蔽p 敏感电路局部屏蔽敏感电路局部屏蔽雷达导引头电磁兼容性设计与预计雷达导引头电磁兼容性设计与预计课题的技术路线课题的技术路线物理电子学院物理电子学院连接器连接器单纯考虑电磁兼容性要求，则应选用具有屏蔽特单纯考虑电磁兼容性要求，则应选用具有屏蔽特性的性的EMI接插件。产品实现过程中，限于接插件的体接插件。产品实现过程中，限于接插件的体积、采购周期等因素，实际使用的是普通接插件，积、采购周期等因素，实际使用的是普通接插件，尤其是低频接插件。尤其是低频接插件。p 接点应尽量少，以减小机箱开口尺寸接点应尽量少，以减小机箱

16、开口尺寸 p 结构上进行必要的处理结构上进行必要的处理雷达导引头电磁兼容性设计与预计雷达导引头电磁兼容性设计与预计课题的技术路线课题的技术路线物理电子学院物理电子学院电缆及其屏蔽电缆及其屏蔽大多数电缆实际上都是采用编织屏蔽（使用铜网大多数电缆实际上都是采用编织屏蔽（使用铜网进行屏蔽）。由于编织使屏蔽层的均匀性发生变化进行屏蔽）。由于编织使屏蔽层的均匀性发生变化，因此编织屏蔽比实心导体屏蔽的效率低，因此编织屏蔽比实心导体屏蔽的效率低530dB。通常提高编制屏蔽效能的方法是将编织屏蔽与铝。通常提高编制屏蔽效能的方法是将编织屏蔽与铝箔屏蔽配合使用。箔屏蔽配合使用。雷达导引头电磁兼容性设计与预计雷达导

17、引头电磁兼容性设计与预计课题的技术路线课题的技术路线物理电子学院物理电子学院电磁兼容性预计电磁兼容性预计分级筛选分级筛选从从EMI预计的角度，任何系统都可以归结为三个预计的角度，任何系统都可以归结为三个要素：发射源、耦合路径和接收器。对于一个复杂要素：发射源、耦合路径和接收器。对于一个复杂系统，通常存在多个发射源、耦合路径和接收器，系统，通常存在多个发射源、耦合路径和接收器，工程上，逐一对每个组合进行预计通常是无法实现工程上，逐一对每个组合进行预计通常是无法实现的，因此采用分级筛选法。的，因此采用分级筛选法。p 幅度筛选：识别强信号幅度筛选：识别强信号p 频率筛选：识别强信号的频谱频率筛选：识

18、别强信号的频谱p 详细预测：对干扰强弱进行评估详细预测：对干扰强弱进行评估p 性能预测：对影响进行评估性能预测：对影响进行评估雷达导引头电磁兼容性设计与预计雷达导引头电磁兼容性设计与预计物理电子学院物理电子学院课题的技术路线课题的技术路线计算机辅助计算机辅助p EMC Studio p ANSYSSIWaveHFSSp CadenceEMControl p CTS雷达导引头电磁兼容性设计与预计雷达导引头电磁兼容性设计与预计物理电子学院物理电子学院课题的技术路线课题的技术路线结束语结束语产品的电磁兼容性设计在方案阶段就应纳入设计考虑并予产品的电磁兼容性设计在方案阶段就应纳入设计考虑并予以实施。从

19、以往产品研制过程看，在工程研制中后期才开展电以实施。从以往产品研制过程看，在工程研制中后期才开展电磁兼容性设计，由于需要进行大量的设计修改，势必在周期、磁兼容性设计，由于需要进行大量的设计修改，势必在周期、管理、经费以及市场等方面付出巨大的代价管理、经费以及市场等方面付出巨大的代价。综合权衡之下。综合权衡之下，往往是在技术状态上进行妥协，由此又会增加后期的风险和，往往是在技术状态上进行妥协，由此又会增加后期的风险和费用。费用。因此有必要提出一套贯穿整个研制过程，且适应不同研制因此有必要提出一套贯穿整个研制过程，且适应不同研制周期特点的电磁兼容性设计思路及方法，以满足全周期整体把周期特点的电磁兼容性设计思路及方法，以满足全周期整体把控和指导具体设计的要求。控和指导具体设计的要求。本课题依据雷达导引头产品研制阶段的划分，力争提出便本课题依据雷达导引头产品研制阶段的划分，力争提出便于整体把控、分步实施的设计思路，并结合具体产品，整理归于整体把控、分步实施的设计思路，并结合具体产品，整理归纳对于导引头产品具有一定普适性的设计准则。纳对于导引头产品具有一定普适性的设计准则。雷达导引头电磁兼容性设计与预计雷达导引头电磁兼容性设计与预计物理电子学院物理电子学院前言前言不足之处请批评指正不足之处请批评指正雷达导引头电磁兼容性设计与预计雷达导引头电磁兼容性设计与预计谢谢谢谢李云卿李云卿