直升机综合显示系统电磁兼容设计

引言

现代直升机普遍采用了火控系统、组合导航系统、综合显示系统等电子设备，这些电子设备的频带不断加宽，功率逐渐增大，灵敏度也越来越高，这使得电磁兼容性问题更加突出。综合显示系统作为人机交互界面，在整个航电系统中具有重要作用，所以提高综合显示系统的电磁兼容特性有着十分重要的意义。

1、综合显示系统电磁兼容设计

直升机的综合显示系统一般由多功能显示器、显示控制处理机、多功能键盘组成。多功能显示器的功能是进行飞行参数的显示，显示控制处理机的功能是处理其他系统与综合显示系统的交联数据，多功能键盘的功能是进行参数设定，对综合显示系统的电磁兼容设计即主要针对这三个部件。

1.1电磁屏蔽设计

屏蔽就是对两个空间区域之间进行金属的隔离，以控制电场、磁场和电磁波由一个区域对另一个区域的感应和辐射，具体讲，就是用屏蔽体将元部件、电路、组合件、电缆或整个系统的干扰源包围起来，防止干扰电磁场向外扩散；用屏蔽体将接收电路、设备或系统包围起来，防止它们受到外界电磁场的影响。

多功能显示器大多为板式组合结构，这种结构一般由基架、板和紧固件组成。由于板与基架、板与板交界处的接触不可能达到理想的面接触（实际上都是点接触），因而必然存在缝隙，这些缝隙就为电磁干扰提供了耦合途径，由此产生的辐射干扰波的形式呈直线发射状，为了阻断这种途径，可以把连接处加工成台阶式结构，即把仪表板安装多功能显示器处加工成台阶式下陷，然后把多功能显示器嵌入进去，这样可以最大程度的起到电磁屏蔽的作用，同时在装配接触面上使用特制的导电胶涂敷，增大导电接触面积，达到面接触的目的，再者，窗口式结构是多功能显示器所独有的特点，这是由它本身的工作性质所决定的，但这种结构对该产品的电磁兼容性有着极大的负面影响，其原因显而易见，窗口使得多功能显示器的金属结构不再连续，整体导电性也被破坏，给电磁干扰的传播提供了便利条件。为了避免或降低这种负面影响，我们现在的直升机上采用了一种材料-ITO导电膜，它的电阻很低，可见光（波长：380～780nm）的透过率高达90%以上，对可见光的反射率小于l%，在显示区域贴装ITO导电膜基本上不影响多功能显示器的光电指标。随着IT0导电膜的使用，产品的整体屏蔽性能得到了明显的改善。

1.2机箱电磁兼容设计

电子设备所产生的电磁能量和外部空间电磁能量主要通过机箱盖板、机箱面板安装的电连接器和其它器件泄漏，必须对机箱电磁兼容设计给予充分重视。

显示控制处理机由壳体与盖板构成，为提高机箱壳体与盖板之间的导电性能和两者之间的配合精度，使两者之间的间隙尽可能小，可以安装导电胶条，使其达到更好的电磁兼容效果，而且显示控制处理机的壳体应设计成四周封闭式结构，这种环型的封闭结构设计可以一定程度上防止电磁泄漏。多功能显示器和显示控制处理机机箱也可以直接采用具有滤波器功能的电连接器，这种方法非常适合于航空电子产品。多功能显示器应尽可能采用软磁性材料作为整机外壳，切断电磁干扰的传播途径，提高多功能显示器的电磁兼容性。

1.3搭接设计

“搭接”是指在两金属表面之间建立低阻通路，在结构上设法使射频电流的通路均匀，避免在金属件间产生电位差从而造成干扰。

某型机显示控制处理机采用单点搭接方式，即显示控制处理机机箱外壳通过一搭铁线与设备架底架相连，显示控制处理机外壳的静电可以通过搭铁线传给设备架，然后传给大地，消除多余的静电荷，这一设计避免了静电荷在显示控制处理机表面的积累所产生的电磁干扰，提高了显示控制处理机的电磁兼容特性。

另外多功能显示器是比较大的干扰源，我们可以在多功能显示器金属外壳与仪表板之间采用搭铁线的方式进行搭接，建议在仪表板的前表面进行搭接，这样方便多功能显示器的拆卸与安装。

1.4电路设计

在元器件的电源和地之间加去耦电容，可以为元器件提供一个从电源到地的动态低阻抗通路，使元器件减小了从电源获取高速电流时局部产生的电压降，提高了元器件工作可靠性。同时，更重要的是该种设计减小了高变化率电流流通的导线长度，从而降低了高速电流电磁辐射强度。

2、电磁兼容设计应用实例

（1）在某出口武装型直升机中曾出现过多功能显示器干扰机通的故障，故障现象为打开多功能显示器开关，机通耳机会出现噪音，关闭多功能显示器开关，机通耳机内噪音消失，这说明多功能显示器对机通产生了电磁干扰。这是由于机通控制盒与多功能显示器都安装在仪表板上，且安装位置相对较近，所以相互之间容易产生电磁干扰。本例中干扰源为多功能显示器，受干扰源为机通控制盒，由于多功能显示器的内部电路板上有很多微处理器以及微控制器的时钟电路和脉冲电路产生的离散量高频信号都有可能对机通控制盒产生干扰，产生的电磁干扰的传播途径为空间辐射干扰，多功能显示器通过空间辐射电磁能量而形成干扰，辐射干扰以电磁波形式传播辐射，机通控制盒这种设备本身就对电磁波有很高的敏感度，当它接收到这种辐射干扰时就会影响机内的通信。

解决这一故障的方法是在多功能显示器前部屏板的电路板电源与地之间接入一耦合电容。这一设计减小了电路板从电源获取高速电流时局部产生的电压降，降低了电路板电源产生的恒频电流产生的电磁干扰。

某型机也出现过类似的故障，故障为多功能显示器干扰机通的某些频段的通信，解决此问题的方法是更换多功能显示器机箱内模块的晶振，这在一定程度上更改了振动频率，也起到了电磁滤波的作用，降低了电磁辐射的产生。达到了理想的电磁兼容的效果。

另外，直升机多功能显示器开关的打开-关闭也能够产生瞬变电压的干扰，建议解决此问题也可以采用这种接入耦合电容的方法降低电磁干扰的发生。

（2）在某型直升机交机给用户后，也出现过综合显示系统干扰机通的现象，故障现象为无论怎样多功能显示器，始终是仪表板右侧的多功能显示器干扰机通，初步怀疑是仪表板右侧多功能显示器的电连接器出现了电磁泄露。

多功能显示器与显示控制处理机和多功能键盘有交联，取下与多功能键盘相交联的电连接器，打开机通，电磁干扰仍然存在，这说明有可能是多功能显示器与显示控制处理机相交联的电连接器存在电磁泄露，把多功能显示器与显示控制处理机相交联的电连接器取下，然后再通电检查，对机通的电磁干扰消失，从而确定是多功能显示器与显示控制处理机相交联的电连接器存在电磁泄露，更换多功能显示器与显示控制处理机相交联的电连接器，电磁干扰消失。这说明更换后的电连接器滤波功能满足了性能要求。