雷达类设备复杂电磁兼容问题整改体会

某固态导航雷达系统根据客户试验大纲及IEC60945:2002/COR1-2008所要求测试状态及要求，在测试中遇到了传导发射和辐射发射不达标的问题，频点超标、干扰严重。具体情况如下图：

图1 传导发射测试结果

图2 辐射发射测试结果

经过一轮摸底测试+近场探测分析，问题根源浮出水面：

1. 线缆屏蔽问题与连接器搭接不良
2. PCB内部走线不规范（使能线和电源线“纠缠不清”）
3. 电源滤波电路参数不足
4. 网口滤波电路设计欠佳

面对上述问题，深入研究整改措施，发现存在以下整改难点：

1. 滤波电路参数不足，但产品内部未充分预留滤波器件位置，并且雷达发射设备和显示器接受设备内部空间较小，所选择器件型号有限，并且只能通过飞线的临时滤波方式进行解决；
2. 线缆走线不规范，无论是内部PCB走线，还是外部电源线、信号线及使能线，存在过多交叉环路，导致耦合路径增多。外部线缆虽采用屏蔽线缆，但是所有的线缆共用屏蔽层以及一个航插端口（非金属），共模噪声难以隔离消除；
3. 网口滤波电路设计不规范，常见网口滤波电路设计要素缺失，原副边接地参考层及隔离电容模糊不清。

针对上述难点问题，我们针对具体模块单独分析，尽量先排除其它模块及线缆的干扰，而对于无法隔离开的线缆耦合问题，则单独从源头解决噪声干扰问题。

面对这样复杂的难题，靠单一措施根本不够，我们量身定制了一套整改方案，多措并举、环环相扣，最终把所有问题一一拿下。

电源滤波：两级滤波+Y电容+X电容齐上阵

1. 电源线靠近接口处增加双级滤波
2. 显示设备内部电源线靠近单板接口加一级滤波
3. 雷达设备的使能线与电源正线并接，并在使能线上加103 Y电容
4. 电源板接口处正负线对地分别增加Y电容
5. 电源板内部预留X电容，前后两极均上件

图3 设计整改后电源模块原理图

网络变压器模块：磁珠+电容+Bob Smith电路

1. 副边网线出口处的差分线分别串接磁珠
2. 网络变压器原边与副边参考地跨接102电容
3. 原边对原边参考底层跨接电容
4. 后续恢复副边参考地层，并设计Bob Smith电路

图4 设计整改后网络模块原理图

PCB走线布局：地平面、分隔、包地、避让

1. 地平面采用大面单独设计
2. 分隔数字地、模拟地、壳地
3. 去除内部空余485走线及pin脚
4. 网络信号及高速信号走直线，远离晶振
5. 双边包地+打过孔（过孔距离≤100mil）
6. 电源、晶振、网络模块避免重合走线

图5 设计整改后连接器PCB布局图

通过上述整改措施，传导发射和辐射发射测试结果全部达标。

图6 整改后传导发射测试结果

图7 整改后辐射发射测试结果

感悟体会：

1. 对于无法分隔的多种类型线缆耦合问题，我们不能仅依靠传统屏蔽去解决问题，需要将线缆类型分隔开，同时在噪声产生源头解决；对于此类电源易受干扰的现象，通常采用多级滤波来设计电源滤波；
2. 对于常见网络变压器信号，在保证滤波电路正确设计的同时一定要将原副边的参考地分隔开并使用隔离电阻隔离；
3. 在PCB设计时，我们需要按频率和类型分隔电路类型，敏感的线迹之间要远离且不与电源信号并行，如果条件允许可在敏感线迹双边包地打地过孔。