二次雷达设备机房静电防护

民航江苏空管分局徐连导航站 汪晋峰



二次雷达设备机房静电防护

民航江苏空管分局徐连导航站 汪晋峰

【摘要】静电对精密设备的影响；静电潜在的危害及防护对策。

【关键词】雷达接收机；自动增益控制（AGC）；灵敏度时间控制（STC）

引言

单脉冲二次雷达机房主要有收发机、录取器、雷达头数据处理器和监视单元等设备组成。机房的静电源在一定条件下产生的静电放电（ESD），其对电子设备的危害主要表现为瞬态电磁干扰，雷达接收机与其它电子设备相比较，其对电磁干扰的敏感度要大一些，主要原因为：1、接受机属于高灵敏度电子设备，临界灵敏度一般在-110dBm～100 dBm，其概念为1毫瓦的杂波功率源只要有1×10-10mw功率耦合到接收机的输入端并在接收通道中进行变频放大，就可能在接收机的输出端造成干扰。2、接收机电路之间的耦合和干扰要比同一类型的电路复杂的多。3、接收系统是一种变频系统，不论是接收机还是频率源，在产生各种需要的频率的同时，也会产生若干不需要的谐波和杂波。主要表现：在实际工作过程中，ESD致使的晶体管工作点的偏移、环境温度的影响等将使AGC发生偏差。AGC是一种反馈技术，作用是调整接收机的增益，使系统保持适当的增益范围，平衡接收机和（Σ）差（Δ）通道的增益。接收机增益确定了接收机输出信号的幅度，而在单脉冲跟踪雷达中，幅度与相位的稳定性直接影响着测角精度。自动增益控制（AGC）和灵敏度时间控制（STC）是雷达接收机抗饱和、扩展动态及保持接收机增益稳定的主要措施。现就本场机房现状部分阐述静电放电、危害、防护原则及方法。

一、静电放电

静电放电是指带电体周围的场强超过周围介质的绝缘击穿场强时，因介质产生电离而使带电体上的静电荷部分或全部消失的现象。作为一种常见的近场危害源，ESD过程中可形成高电压、强电场、瞬时大电流，其电流波形的上升时间可小于1ns，并伴随有强电磁辐射，形成静电放电电磁脉冲（ESD EMP）。静电放电电磁脉冲不仅可以对电子设备造成严重干扰和损坏，而且还可能形成潜在性危害，使电子设备的工作可靠性降低，引发重大工程事故。尤其是潜在性失效具有隐蔽性，很难检测。

二、静电危害

由于静电是普遍存在的，而且ESD是一种随机过程，可以改变半导体器件的电性能，使它降级或损坏，扰乱电子设备的正常维护操作，引发设备故障或损坏，带电体表面的静电荷能够吸引污染物，当硅晶体或器件的电路部分沾染了灰尘，就会造成电路不可预测的缺陷，2006年3月本场雷达设备脱机清洗前，检测污染度（灰尘、油污、累计静电）就属于重度污染。对于电子设备，静电危害具有以下特点：

1、普遍性和随机性：只要电子元器件接触或靠近超过其静电放电敏感电压阈值的带电体存在，就有可能发生静电放电损坏，而由于静电可以在任何两种物体接触分离的条件下产生，故电子元器件的静电放电损伤有可能在设备使用维护的任一环节时发生，具有很大的普遍性和随机性。

2、隐蔽性：在电子器件的人为维护过程中，一般情况下，人体操作过程中常常会带上静电，其静电电位会达到1～2KV范围。发生静电放电时，人体一般并无感觉，而电子元器件却在人们不知不觉中受到损伤。

三、静电危害防护原则

确立静电安全防护原则的最基本依据是形成静电危害的三个基本条件，另外，静电危害的作用机理和特点，危险静电源与静电敏感物质之间的能量耦合途径与模式，也是确立静电安全防护原则和静电防护措施的重要依据。

1、控制静电起电量和电荷积聚，防止危险静电源的形成。

2、使用静电感度低的物质，降低场所危险程度。

3、采用综合防护加固技术，阻止ESD能量耦合。

四、遵照静电安全防护原则，为防止静电危害采取的方法对策

1、控制静电起电率防止危险静电源的形成：静电起电率是指单位时间物体上电荷的增加量，电荷消散速率是指单位时间物体上泄漏电荷和通过空气中和的电荷总量。危险静电源的形成是由于物体的静电起电率大于电荷消散速率，使物体电荷总量不断积累形成了静电带电体。静电起电率与电荷消散速率相比越大，带电体上积累的电荷越多，对地电位越高，积累的静电能量越高，这种静电源就越危险。所以，有效的控制静电起电率，是防止静电危害的基本对策之一。（1）减少物体间摩擦；（2）控制物体之间的接触分离速度和次数，同时使运动物体的速度缓慢变化，实际应用中应尽量减少机柜门的开启次数，特别是侧面门。

2、增大电荷消散速率防止电荷积聚：（1）提高环境的相对湿度。当相对湿度增加到50%时，一般物体的静电带电量明显减少，当相对湿度在65%以上时，几乎所有物体的表面电阻率都减少，提高了物体的电荷泄漏速率。Alenia二次雷达设备的维护手册上要求机房的相对湿度满足50%～70%，连云港位于淮河以北，除夏季以外，机房在未采取加湿情况下，经测室内相对湿度一般在38.6%左右，地面泄漏电阻在1×109Ω，这就要求通过制造一个人造的小气候环境，使局部空间的相对湿度人为的提高到所需的水平，如使用恒温恒湿调节器。加湿法消除静电危害效果明显，易操作，但也存在问题应注意：a、有些加湿手段本身也能产生静电。b、高湿度不仅成本昂贵，而且潮湿，易增加设备锈蚀的机会。（2）在静电危险场所进行合理的静电接地和搭接，使物体保持有电荷泄漏的良好通道。本场机房通过铺设防静电地板进行静电接地，现测地面泄漏电阻为1×109Ω，应满足《SJ/T10796-2001》防静电活动地板通用规范。（3）在雷达设备机房，可使用离子风等静电中和消除器，定期中和设备上积累的电荷，使危险静电源不能形成。

3、采用抗ESD设计和防护加固技术提高电路抗电磁干扰能力。

4、加强对静电危害工作区人员和移动目标的静电控制：在许多情况下，人体是主要的静电源。一些简单的活动，譬如四处走动或者修理设备过程中就会产生上千伏特的电压。如果不加以适当的控制，这些静电荷就会对电磁敏感器件造成危害（人体ESD模型）。（1）维护人员必须正确佩带防静电腕带，确保腕带可靠接地、腕带和人体皮肤的良好接触。腕带必须经常测试，以保证人体始终静电接地。（2）在静电危险场所，不准脱换衣服，不准拥抱、跑跳，因为在干燥环境，上述行为皆可能产生较高的起电率，并可以保持很高的静电电位（最高可达60KV）。（3）结合防静电地板使用导电鞋、防静电鞋或足跟接地器，构成接地路径。机房内不能使用自动鞋套机（塑料带）。

五、结语

关于设备机房的静电防护，最重要的是加强静电安全管理，它是贯彻上述“原则”、“方法”的基本保证，也是静电防护工作中最基本的要求。只有加强静电安全管理工作，才能使各项防护原则和有关规范、标准贯彻实施，使防护器材和设施得到维护保养，确保设备机房静电危害彻底消除。