吸波材料在提高电路抗干扰中的应用分析及优化

王坤 臧恒 梁星霞

作者简介：王坤（1990—），男，江苏连云港人，工程师，学士；研究方向：雷达微波电路。

摘要：针对雷达发射分系统主路高功率信号泄露分量的问题，文章采用了在屏蔽罩体内部贴装吸波材料的方法，研究了用吸波材料对雷达发射分系统输出功率检测电路的影响。工程试验结果表明：该应用及优化解决了雷达发射分系统主路高功率信号的泄露分量问题，提高了雷达发射分系统内输出功率检测电路抗干扰能力，增强了雷达整机工作的稳定性和可靠性。

关键词：吸波材料；雷达；抗干扰

中图分类号：TN954.1  文献标志码：A

0  引言

随着无线电技术和雷达探测技术的迅速发展，电子和通信设备向着灵敏、密集、高频以及多样化的方向发展。这不仅引发电磁波干扰、电磁环境污染，更重要的是导致电磁信息泄露，军用电子设备的电磁辐射有可能成为敌方侦察的线索。为消除或降低电磁干扰、减少电磁泄漏，设备需要提高电路系统抗电磁干扰能力。高效能、宽频带的电磁波吸波材料的研究开发意义重大［1］。

1  吸波材料定义

吸波材料又被称为微波吸波材料，是指能有效吸收和衰减入射的电磁波，将电磁能转化为其他形式能量，或使电磁波干涉相消，从而使电磁能显著衰减的一类电磁吸收功能材料［2］。

2  吸波材料特性

电磁波入射到吸波材料时，会发生3种情况：一部分电磁波会在刚接触吸波材料时发生反射；一部分电磁波进入吸波材料内部进行衰减转化成热能；另一部分电磁波将直接透过吸波材料［3］。吸波材料可以最大限度地使入射电磁波进入到吸波材料内部，减少屏蔽腔体内电磁波的来回反射，减少杂波对自身电路的干扰，是一种消除电磁波污染的高级手段［4］。在工程应用中，设计人员既可以单独使用吸收电磁波，也可以和屏蔽体系配合，来提高设备高频功效是屏蔽材料与吸波材料的工作原理，如图1所示。

如今电子零件有轻薄短小趋势，其吸波材料发展也朝向“材料薄、重量轻、频段宽、强度强”等［5］。

3  吸波材料在国内外应用现状

近年来，许多国内外学者针对电磁波的不利影响展开了大量的研究。在一些高频的领域特别是雷达装备上，吸波材料要求既可以吸波，又要求差不多3瓦左右的导热率，因此吸波材料应用越来越广泛。

一般设计电子产品都要满足一些电磁兼容的安规认证，如VCCL，FCC等行业安全性、可靠性等法规。一方面由于设计缺陷，比如电路板的布线等，另外一方面由于产品实在太小，线路太密集以及和驱动芯片距离实在太近，信号之间相互干扰，设计人员重新设计EMI/EMC时间长且不一定能解决。吸波材料便是解决电子产品电磁兼容问题的一个方案。吸波材料在不同场景的应用，如图2所示。

吸波材料广泛应用于电磁波吸收的领域，可以在较宽的频段范围内抑制电子设备的电磁波干扰和辐射，比如无线通信产品，数码产品，RFID无线射频识别技术，变频设备，电子线路板（PCB）、集成电路等功能模块。

4  吸波材料在电路抗干扰的应用

某型雷达发射分系统在外场与其他分系统进行整机联调期间，笔者对发射分系统进行测试，工作信号形式为线性调频，工作频点设置为F10。笔者读出功率计数值为-5.4 dBm；20 s后，功率计显示为无信号输出，终端显控台报雷达发射分系统双工控保模块故障，发射分系统保护关机，无功率输出。笔者测试其余频点时候，发射分系统工作状态正常。笔者经过故障排查，将问题定位到输出功率检测电路异常，最后导致模块误报输出故障。

雷达发射分系统双工控保模块内的输出功率检测电路是超宽带通用化高功率检测电路，原理如图3所示，频率覆盖S、C、X波段。

检测电路的工作原理为带状线耦合器从主路耦合出一路小功率信号。该信号经过衰减后，输入检波器芯片，检波器芯片根据输入射频信号的功率值输出对应的检波电压，最后监控软件通过检波电压来检测主路信号功率。根据以上原理，笔者对输出功率检测电路进行检查、分析，发现输出功率检测电路故障的原因：主路高功率射频信号的泄露干扰到检波器的工作，这导致检波器工作状态不稳定，存在检测电路功率检测值不准确。

输出功率检测电路位于屏蔽腔体中，无盖板时输出功率检测电压测试值为0.94 V～1.21 V；有盖板输出功率检测电压测试值为0.37 V～1.21 V，盖上盖板使得高频点的功率检测电路检测电压偏小，详细的测试数据如表1所示。

腔体内耦合器的输入、输出接口采用微带线工艺，会有功率信号向外辐射。如图4所示，当屏蔽腔体处于开放时，耦合器辐射的信号扩散到自由空間，对屏蔽腔体内的小信号电路影响小。盖上腔体盖板后，腔体内耦合器辐射的信号会在盖板和电路之间形成多次反射，对小信号电路影响明显，导致检测电压变小，部分频点会变小至检测阈值之下，引起误报故障。

为解决盖上盖板的负面效应，笔者需要在腔体盖板内侧贴上吸波材料，让吸波材料吸收干扰信号，把干扰信号的影响降低至可接受的范围（±0.3V），详细的测试数据如表1所示。

笔者在输出功率检测电路印制板上方盖板贴吸波材料（型号RX2197），如图5所示。吸波材料吸收主路高功率信号的泄露分量，达到检波电路的正常工作效果。笔者对发射分系统进行了多次重复开关机、长时间烤机试验，同时对多个工作模式、不同工作频点进行多次测试，发射分系统工作状态正常。

5  结语

文章主要介绍了吸波材料在雷达发射分系统输出功率检测电路的具体应用优化。该应用及优化解决了雷达发射分系统主路高功率信号的泄露分量问题，提高了雷达发射分系统内输出功率检测电路抗干扰能力，增强了雷达整机工作的稳定性和可靠性。

参考文献

［1］张拴勤.吸波材料和电磁屏蔽材料的研究现状［J］.安全与电磁兼容，2007（6）：62-65.

［2］王静，罗蕙敏，刘元军，等.电磁吸收与屏蔽材料［J］.染整技术，2020（2）：1-9.

［3］王一帆，朱琳，韩露，等.电磁吸波材料的研究现状与发展趋势［J］.复合材料学报，2023（1）：1-12.

［4］刘署光.面向智能汽车的毫米波雷达测试系统研究［D］.天津：河北工业大学，2019.

［5］曾強，王荣超，张小兰，等.电磁吸波材料研究进展［J］.江西化工，2021（6）：100-103.

（编辑  李春燕）

Application analysis and optimization of absorbing material in improving circuit anti-interference

Wang  Kun， Zang  Heng， Liang  Xingxia

（The Eighth Research Academy of CSSC， Nanjing 211153， China）

Abstract：  In response to the problem of leakage components of high-power signals in the main circuit of the radar transmission subsystem， a method of installing absorbing materials inside the shielding cover was adopted， and the optimization of the output power detection circuit of the radar transmission subsystem using absorbing materials was studied. The results of engineering experiments show that the application and optimization solve the leakage component problem of high power signal of radar transmission subsystem. It improves the anti-interference capability of the output detection circuit in the radar transmission subsystem. It can also enhance the stability and reliability of the radar system.

Key words： absorbing material; radar; anti-interference