电磁屏蔽技术在某雷达操控方舱结构设计中的应用

周立平 刘霞芳

摘 要：随着科学技术的进步与发展，现代电子设备日趋呈现体积小、通用化的特点，由于各种集成元件的使用与外界环境的影响，电磁对电子设备的干扰越来越大，造成电子设备性能的衰退。为了降低电磁对军事装备的影响，必须利用先进的电磁屏蔽技术保证军事行动正常的运行。文章通过对电磁屏蔽原理的阐述，详细介绍了电磁屏蔽技术在某雷达操控方舱结构设计中具体应用，有利于日后对军事设备中电子屏蔽技术提供理论与实践经验。

关健词：电磁屏蔽；雷达操控方舱；结构设计；应用；经验

1 电磁干扰的危害

在高科技发展的现代军事行业中，对电子信息设备的科学技术要求越来越高。电子设备日趋向高、精、尖发展，具有高性能的电子设备可以有助于军事环境中的侦查与反干扰，为军事提供了很大的抗干扰的能力。但是由于军事设备的系列化与小型化的发展，大规模的集成电路与大功率元件的使用对设备产生了很大的电磁干扰，再加上外界环境产生的电磁波的影响，因此对军事效率产生了巨大的干扰。当干扰程度超过电子设备元气件的干扰程度限度时，电子设备的性能就会急剧降低，因此就很容易被敌方发现，造成极为严重的后果。

2 电磁屏蔽的原理

电磁屏蔽的原理就是利用导电或导磁材料制成的盒壳、屏板[1]，将电磁能禁锢在一定的空间与范围内，使电磁场的力量通过导电或导磁等屏蔽体得到能量的减少。对于一个屏蔽介质，屏蔽效能指的是电磁干扰源在屏蔽体放置前后的电磁场强度或功率之比。电磁波理论指出吸收损耗、反射损耗、及屏蔽体内多次反射引起的修正项之和即为屏蔽效能。

屏蔽效能SE=201g│eYt│+201g│l/T1│+201g│-T2e2rt│

式中：t-屏蔽体的厚度；r-电磁波在屏蔽体的传播常数；T1-传输系数；T2-两界面间的多次反射系数。

电磁可以通过多种方式对电子设备进行干扰，但干扰的过程必须具备三个要素：干扰源、接收电磁干扰的元件以及其传播途径，只有这三个要素同时具备电磁才能实现对设备元件的干扰，任何一个要素不具备时都会影响干扰过程。因此，我们可以通过遏制其中一个因素来达到消减电磁影响的作用。对于电子设备的结构设计中，设计师往往都会采取相应的方式去减弱设甚至消除电磁对设备的干扰。大多数情况下，结构设计师会通过切断传播途径的具体方式进行电磁消除。

3 操控车电磁屏蔽设计

操控车是雷达系统至关重要的一部分，由方舱、底盘、配电箱、发电机等设备组成，同时操控车也是雷达系统电子设备的载体。操控车的运行较为灵活，适合稳定的运输，它升降的特点为现代军事提供了很多便利之处。操控车对于电磁干扰的屏蔽性能的优劣很大程度影响并决定了整个雷达系统的电磁屏蔽。如何将雷达系统的操控方舱进行合理的结构设计，使其达到最好的电磁屏蔽效能呢？下面为大家做出详细的论述。

该测试的雷达操控车属于一个长方体大板方舱，3500mm×2400mm×1900mm，整个方舱利用螺钉、铆钉进行焊接，与端梁、侧梁形成一个统一的整体。大板方舱由1mm厚的内蒙皮与外蒙皮构成，两者之间填充的是聚胺脂泡沫。在雷达系统的操控方舱结构设计的规格要求中，对于应急门、进出风口、各个拐角以及门缝等地方，对电磁波的屏蔽效能必须大于40dB，设这些接口处电磁波穿过壁厚为t的屏蔽体时的损耗量为A，则A=0.13t■

其中：t-屏蔽体壁的厚度；f-电磁波频率；u-屏蔽材料的相对磁导率（已铜为基础）；σ-屏蔽材料的相对电导率。

表1 常用金属的相对电导率和磁导率

因此，当屏蔽体为厚度是Imm的铝板时，损耗量为A=0.13×1×■=40dB

当电磁波频率在10000MH2时，通过计算其吸收损耗均大于10dB，修正项可以忽略。我们可以利用双层的金属板来强化电磁屏蔽的效果，比如将雷达操控大板方舱中央的单层金属板换成双层的，至少能保证其屏蔽效果在40dB以上。对于一些不可避免的接口处，电磁的影响不容小觑，我们可以采用其他的技术手段增强其屏蔽电磁波干扰的效果。

3.1 孔口结构设计

利用双层的经过氧化的导电铝板作为孔口门的设计，当孔口门闭合的时候，能实现内外门与内外壁面的贴合，形成一个紧密的整体，在很多大程度减弱、阻隔了电磁波的传播与干扰。对于孔口四周，可以采用装屏蔽条的方式阻碍电磁波，屏蔽条相当于一个密闭的衬垫，我们要综合分析屏蔽条的结构与成本，选择最佳的导电橡胶进行构建，要注意的是屏蔽衬垫是由单一的屏蔽层组成，有时候为了增加屏蔽衬垫的弹性与性能，我们会添加硅橡胶进行构建与设计。

3.2 通风孔口设置通风板

方舱壁面在结构设计中，不可避免的存在不同大小的小洞，这些洞都是为了通风散热，而且在雷达系统运作的时候，这些小洞必须处于打开的状态，因此比起方舱的其他结构与位置，这些地方对于电磁屏蔽效果的要求更高。为了达到更好的电磁屏蔽效果，我们通常采用设置六角形蜂窝状的通风板的方式，因为在电磁波处于100MHZ以上的时候，我们如果采用的是双层金属网，其电磁波的屏蔽效果会明显降低，金属网过于密集还会导致通风不利。蜂窝状通风孔板具有很多优良的性能：（1）相对于其他金属，对对电磁波的衰减作用更有效；（2）长期暴露氧化之后仍然可靠坚固，屏蔽效能不会发生太多改变。

3.3 改进工艺装配与接地形式

雷达操控方舱在设计过程中，还应该注意工艺措施的优化与改进。（1）使用经过熔焊、挤压的金属流动工艺进行操作；（2）提高蒙皮的平整度；（3）保证金属元件表面的干净与清洁；（3）防止产生电位差，使用同种金属进行连接。

为了雷达系统的操控方舱达到最好的电磁屏蔽效能，我们应避免电磁感应产生的危害，采用对方舱单点接地的方式降低对电磁波的干扰程度，方舱内的设备与元件都可以通过接地过程聚集到外接线板上，再通过金属性进行大地。不仅避免了电位差對舱壁的危害，还有效增加了电磁屏蔽效能。

4 结束语

电子设备在军事方面的广泛应用与普及，对电磁干扰的电磁屏蔽效能的要求也日益增高。文章通过对电磁屏蔽技术在具体的雷达操控方舱设计案例中应用的分析与说明，为今后方舱的电磁屏蔽设计提供了发展方向。

参考文献

[1]段玉康.方舱电磁屏蔽技术研究[D].电子科技大学，2009.