电磁兼容设计在水声探测浮标系统中的应用

　　电气和电子设备的种类及数量的增加以及电能消耗量的加大，不必要的电磁能量也随之加大，由此将伴随产生大系统的误动作;20世纪40年代为了解决飞机通信系统受到电磁干扰造成飞机事故的问题，开始较为系统地进行电磁兼容技术的研究。20世纪60年代以来，现代科学技术向高频、高速、高灵敏度、高安装密度、高集成度、高可靠性方向发展，对其电磁兼容性能的要求越来越高。

　　据国际电工委员会(IEC)的定义，电磁兼容(EMC)指的是设备或系统在其电磁环境中能不受干扰地正常工作，而且其自身所发出的电磁能量也不至于干扰和影响其他设备的正常运行。 同时这些设备也会从其他电子设备产生的电磁场中吸收能量，使自己不能正常工作。事实上，这种相互影响不仅存在于设备与设备之间，同时也存在于元件与元件之间，部件与部件之间、系统与系统之间，甚至存在于集成电路内部。

　　干扰的形成包括干扰源、传播途径和被干扰对象。任何形式的自然或电能装置所发射的电磁能量，能使共享同一环境的人或其它生物受到伤害，或使其它设备、分系统或系统发生电磁危害，导致性能降低或失效，即称为电磁干扰源。例如雷电、静电、无线电磁波等。传播途径一种是以金属导体以及电感、电容、变压器或电抗器等为载体，其特点是载体在传导电磁干扰信号的同时也消耗干扰源的能量。 另外一种是以电磁波的形式向所处空间辐射干扰，其特点为干扰源对外辐射能量具有一定的方向性，并且辐射的能量随着距离的增加而逐渐减弱。 两种传播途径在传播过程中可以相互转换。能量低的往往会成为被干扰对象，而恰恰这部分是设计最薄弱的地方，需要采取一定的抗干扰技术才能保证系统的正常运行。

　　水声探测浮标系统在定型后的前两年，电磁干扰和电磁兼容问题并没有完全体现出来，但随着科学技术的高速发展，尤其是电子产品淘汰更新周期很快，新生产的水声探测浮标系统也只能选用高速的数据采集和处理系统，从理论上说系统的性能应该有所提高， 但电磁干扰问题却越来越突出，导致系统性能下降，甚至有时不能正常工作。 采集的噪声信号被系统噪声淹没，根本无法提取，为了解决该问题，在系统设计过程中注重了电磁兼容设计。

　　1 水声探测浮标电磁干扰分析

　　在水声探测浮标系统中电磁干扰的传播途径主要有两种，一种是干扰源在空间上的辐射耦合，干扰通过电磁波的形式耦合到敏感设备上。为满足系统小型化的要求，结构设计紧凑，使得系统内部各部分之间的间距很小，导致空间辐射的能量大部分传导给敏感设备。在该系统中敏感设备主要有采集卡、水听器和GPS接收机。干扰源主要有大功率电台和工控机，工控机既是一个干扰源也是敏感设备。电台发射时，采集卡采集的原始数据上有很大的尖刺干扰，如图1所示，同时GPS接收机无法正常接收GPS信号，导致浮标无法正确定位，干扰严重时导致单片机控制系统复位、工控机死机。