Обеспечение электромагнитной совместимости бортовой авиационной аппаратуры Руководство - файл n1.doc

приобрести
Обеспечение электромагнитной совместимости бортовой авиационной аппаратуры Руководство
скачать (2780 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc2780kb.08.07.2012 20:45скачать

n1.doc

  1   2   3   4   5








2-144

26.05.09

2-158












УТВЕРЖДАЮ

Главный конструктор

ОКБ «Электроавтоматика»

В.Д.Суслов

Обеспечение электромагнитной совместимости бортовой авиационной аппаратуры

Руководство

ВИДК.460009.008

Содержание


Стр.

1 Введение 4

2 Помехоустойчивость цифровых модулей и систем на их основе. Общие сведения 5

3 Излучения от жгутов и кабелей 8

4 Помехи в сигнальных линиях связи 10

4.1 Перекрестные помехи 10

4.2 Электромагнитные наводки 10

4.3 Паразитные колебания в несогласованных линиях 11

5 Восприимчивость логических схем и элементов к радиоизлучениям 12

6 Защита логических схем и элементов от перегрузок 13

7 Типы шин заземления в печатных платах 14

8 Особенности конструирования многослойных печатных плат 15

8.1 Общие требования 15

8.2 Трассировка дифференциальных пар 16

8.3 Заземление в многослойных печатных платах 18

8.4 Паразитные параметры МПП 19

8.5 Диэлектрические потери 19

8.6 Электрические соединители 20

8.7 Шероховатость поверхности материалов МПП. 20

9 Электростатический разряд 21

10 Защита от вторичных разрядов 22

11 Снижение импульсных токов помех от работы логических элементов 23

12 Снижение напряжения помех от индуктивных нагрузок 24

13 Критерии выбора компонентов для развязки по электропитанию 25

14 Снижение уровня помех от работы импульсных источников электропитания 27

15 Требования к электропитанию быстродействующих схем 29

16 Помехоустойчивость аналоговых схем 30

17 Кабели, электрические соединители и их экранирование 32

18 Элементы индикации, смотровые окна и вентиляционные отверстия 34

19 Полное экранирование 35

19.1 Критерии выбора материала для полного экранирования 35

19.2 Неоднородность электромагнитного экрана 36

19.3 Эффективность экранирования 38

20 Принцип соответствия 39

21 Объемный резонанс 40

22 Радиолокационные станции как источники ЭМП 41

23 Электромагнитный импульс как источник ЭМП 42

24 Линии электропередач как источник ЭМП 43

25 Асимметрия фронтов импульсов переключения 44

26 Неиспользуемые входные цепи логических
интегральных схем 45

27 Интермодуляционные составляющие ЭМП 46

28 Неиспользуемое пространство памяти программ 47

29 Излучения и помехи в волоконно-оптических линиях 47

30 Нормативные ссылки 48

31 Перечень принятых сокращений 49

32 Перечень принятых терминов и определений 50

33 Список используемой технической литературы 50

Приложение Б 52

Приложение Г 55

Приложение Е 57

Приложение Ж 58

Приложение К 60

Приложение Л 61

Приложение М 63

Приложение П 65

Приложение Р 66

Приложение С 67

Приложение Т 68

Приложение У 70



1 Введение

Настоящее руководство предназначено для разработчиков электронной и оптико-электронной аппаратуры самолетов и вертолетов. Руководство дает общие и некоторые частные представления о проблемах помехоустойчивости, ЭМС и помехоэмиссии составных частей и готовых изделий, позволяет определить критерии, влияющие на электромагнитную обстановку изделия, его помехоустойчивость и выбрать правильные пути, направленные на снижение помехоэмиссии, обеспечения хорошей ЭМС на этапе проектирования новых изделий, их составных частей, и модернизации старых образцов.

Руководство снабжено графическими приложениями для наглядной иллюстрации и понимания правильных и ошибочных путей решения поставленной задачи.

Конкретные рекомендации по разработке конструкций бортового РЭО с учетом присущей ему специфики в части ЭМС должны быть изложены в ТЗ на конструирование.
2 Помехоустойчивость цифровых модулей и систем на их основе. Общие сведения

В цепях электропитания цифровых модулей возникают импульсные токи, обусловленные сквозными токами выходных каскадов логических элементов, а также токами перезарядки емкостей.

На высоких тактовых частотах и в схемах с быстродействующими цифровыми ИС особое значение приобретает волновое сопротивление Zvcc, Zgnd и шины “заземления”.

Помехоустойчивость модуля или системы снижают перекрестные помехи в близлежащих шинах, передающих импульсные сигналы, из-за наличия паразитной индуктивной и емкостной связи. В отдельных случаях поверхностный бифилярный монтаж может оказаться предпочтительнее. Примером может служить трассировка силовых цепей от транзисторных ключей преобразователя в импульсных источниках электропитания.

Так как импульсные сигналы являются широкополосным источником гармонических частот, дать определение длины волны для них затруднительно. Из-за несогласованности волновых сопротивлений возникают паразитные колебания. Амплитуда этих колебаний (“звона”) зависит от рассогласования Z источника и Z приемника и длины линии.

Коэффициент затухания передаваемого сигнала на каждом участке единичной длины электрической линии связи неизменен, а амплитуда сигнала уменьшается экспоненциально по мере удаления от источника сигнала. Для цифровых высокоскоростных устройств принято считать, что целостность сигнала обеспечивается, если длина электрической линии связи на порядок меньше длительности фронта передаваемого импульса, что невыполнимо в реальной конструкции. Рекомендуется согласование волновых сопротивлений Z источника и Z приемника активной последовательной или, если возможно, параллельной нагрузкой из резисторов с обоих концов электрической линии связи. Некоторые тонкости в различии способа согласования электрической линии связи иллюстрирует графическое Приложение Р настоящего Руководства. Для обеспечения целостности высокоскоростного информационного потока вопрос согласования волнового сопротивления электрической линии связи из разряда рекомендуемых становится жизненно важной необходимостью.

Часть энергии от контуров, образованные шинами электропитания, излучается от печатной платы, в которой данные контура могут рассматриваться как рамочная антенна.

Контур, от площади которого зависит напряженность электрического поля, создаваемого протекающим током, должен быть известен на этапе топологического проектирования.

Очень важно знать полное сопротивление шин заземления. До соединения с эквипотенциальной поверхностью – плоскостью заземления все провода, подключаемые к этой точке или поверхности необходимо рассматривать, как цепь с распределенными L, C, R – параметрами, определяющими волновое сопротивление Zв=?(L/C).

С повышением частоты волновое сопротивление Zв возрастает из-за увеличения индуктивного сопротивления шины до первой точки параллельного резонанса. Частота первой точки параллельного резонанса равна Fр=1/(2*?*?L/C).

Длина шины заземления должна быть меньше 0,05*?,

где ? - минимальная длина волны рабочего диапазона изделия.

Для частоты 12000 МГц длина шины заземления не должна превышать 1,25 мм;

Для частоты 1215 МГц длина шины заземления не должна превышать 12,3 мм;

Для частоты 1000 МГц длина шины заземления не должна превышать 15 мм.

Таким образом, при испытаниях изделий на соответствие требованиям ОСТ В1 02696-90 длина шины заземления не должна превышать 15 мм, при испытаниях изделий на соответствие требованиям ЕНЛГС п. 8.1.4.1 или КТ-160D длина шины заземления не должна превышать 12,3 мм, а при испытаниях на восприимчивость аппаратуры к внешним ЭМП по ОСТ В1 02763-95 или КТ-160D длина шины заземления не должна превышать 1,25 мм, что невыполнимо в реальной конструкции.

Полное сопротивление на частотах свыше нескольких килогерц – преимущественно индуктивное. Снизить значение индуктивности проводника можно:

- минимизировав его длину;

- увеличив его ширину;

- расположив трассу с прямым и возвратным током на печатной плате параллельно и на минимальном расстоянии.

Индуктивность трассы печатной платы в первую очередь зависит от его длины и во вторую очередь является функцией его ширины. Поскольку индуктивность проводника связана логарифмической зависимостью с его диаметром, то удвоение диаметра проводника не снизит даже на 48% значение его индуктивности для диапазонов ОНЧ и НЧ. Для УКВ и СВЧ-диапазона этот показатель окажется значительно меньше: удвоение диаметра проводника не снизит даже на 25% значение его индуктивности.

В случае, когда источник радиопомех и потенциальный рецептор помехи находятся на достаточном удалении, паразитная емкостная и индуктивная свяь пренебрежимо малы. В этом случае возможна электромагнитная связь через электромагнитное поле радиоизлучений.

В пределах отдельного устройства РЭО такая связь возможна только на очень коротких волнах, при этом металлический кожух аппаратуры рассматривается как отрезок прямоугольного волновода. Наибольшую опастность представляет радиоизлучение с длиной волны ?кр=, где А – размер большей стороны поперечного сечения прямоугольного волновода. Все остальные типы волн с длиной менее ?кр распространяются практически свободно с затуханием менее 1%. Любую конструкцию – помещение, блок, пульт и т.п. можно рассматривать как волновод с вполне определенной резонансной частотой и передаточной характеристикой.

Из вышесказанного следует, что когда источник радиопомех и потенциальный рецептор помехи находятся в пределах одного замкнутого металлического кожуха между ними возможна паразитная связь по полю, если они работают на частотах с длиной волны меньше или равной ?кр.

Кроме того, в пределах одного электронного модуля возможно распространение ЭМП из-за наличия паразитной емкостной связи между близко расположенными ИС с металлическими корпусами или крышками. Очень многие разработчики радиоэлектронной аппаратуры за рубежом отдают предпочтение микросхемам в керамическом или пластмассовом корпусе без металлических крышек из-за наличия паразитной емкостной связи между ИС. Этот фактор особенно актуален для быстродействующих цифровых и аналоговых схем.

Положения настоящего Руководства освещают наиболее важные аспекты ЭМС, дают общие и некоторые частные представления о проблемах помехоустойчивости, ЭМС и помехоэмиссии составных частей аппаратуры, позволяют принять правильные решения задач по обеспечению ЭМС бортовой авиационной аппаратуры, систем и комплексов.

Основные тенденции изменения требований к помехоустойчивости аппаратуры ЛА в стандартах США и Великобритании кратко отражены в Приложении П настоящего Руководства.

  1   2   3   4   5


Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации