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基于IMA架构下超大规模嵌入式系统电磁兼容技术研究 　　摘 要 本文分析了超大规模嵌入式系统工作环境的电磁特点，着重研究对系统电磁兼容性能高低影响很大的系统共地技术，通过比较多种接地技术的性能优劣，设计出基于IMA架构下超大规模嵌入式系统的接地体系。 　　【关键词】嵌入式系统 EMC 航空电子模块综合化 接地技术 　　1 引言 　　随着电子技术的不断发展，现代电子装备系统集成已经进入了以航空电子模块化综合（IMA，Integrated Modular Avionic）为代表的高度综合化时代。从本质上看，IMA系统的核心设备是一个超大规模的嵌入式系统，该系统的质量和稳定性直接决定IMA系统集成的可靠性和安全性。电磁兼容（EMC，Electro Magnetic Compatibility）性能高低是嵌入式系统质量好坏的重要指标，也是系统正常工作的基本要求之一。良好的接地是抑制电磁噪声和提高抗干扰度的重要方法。 　　2 系统基本接地方式 　　（1）单点接地，主要有两种方式：串联单点接地和并联单点接地。当各个电路的电平相差不大时使用串联单点接地，使用该接地方式时，要把低电平电路放在距接地点最近的地方；并联单点接地的优点是各电路的地电位只和本电路的地电流及地线阻抗有关，不受其它电路的影响，可以实现电路去耦。但该接地方式只适用于低频（工作频率在1MHz以下）系统。 　　（2）多点接地，为减小地线电感，在高频电路和数字电路中经常使用多点接地。多点接地是指每个电路直接连接到距离它最近的接地平面上，以使接地引线的长度最短。一般情况，系统工作频率在10 MHz以上时，采用多点接地。 　　（3）混合接地，多点接地适用于高频电路，单点接地适用于低频电路。而对于一个既有高频电路又有低频电路的系统来讲，就采用混合接地。这种接地方式在高频部分是可以看作是多点接地，而在低频部分则可以看作是单点接地。 　　（4）浮地，是指电子设备的地线系统在电气上与壳体结构件的接大地系统相互绝缘，即将电路或设备与公共接地平面进行电隔离。主要作用是使接地系统上的电磁干扰（EMI）不会传导到设备并防止机箱上的干扰电流直接耦合到信号电路。 　　3 基于IMA架构下超大规模嵌入式系统工作环境特点和干扰源分析 　　基于IMA的超大规模嵌入式系统主要工作环境为机载工作环境，由于飞机在飞行中所处的电磁环境十分复杂，主要存在以下3种电磁干扰源： 　　（1）机载干扰源，主要是指飞机上的发动机、继电器、电子通讯设备等各种电子电气系统产生的电磁干扰。 　　（2）自然干扰源，主要是指由自然现象引起的电磁干扰。比较典型的自然界电磁现象包括电磁噪声以及静电放电或传播媒介自身变化等自然因素引起的电磁干扰。 　　（3）人为干扰源，主要是来自飞机外部的电磁干扰和飞机内部的电磁干扰。包括地面使用大功率无线电发射机等人为因素引起的干扰和乘客在飞机上使用笔记本电脑、对讲机等便携式电子装置人为引起的干扰。 　　基于IMA的超大规模嵌入式系统作为机载电子设备，要在这样复杂的电磁环境下正常工作，就必须要有很强的抗电磁干扰能力，同时自身产生的干扰也不致影响其他设备的正常工作，这就对系统的EMC设计提出了很高的要求。 　　4 基于IMA的超大规模嵌入式系统接地设计 　　基于IMA的超大规模嵌入式系统作为一个电子设备首先需要遵守一般电子设备的接地设计规则。主要包括：1.接地面应是零电位，它作为设备/系统中各电路任何位置所有电信号的公共电位参考点；2.接地线、接地面应采用低阻抗材料，有足够的宽度和厚度，接地线应短而粗、接地的面积应尽可能的大，以保证所有频率（尤其是高频部分）上它的两边之间均成低阻抗；3.尽量降低多电路公共接地阻抗上所产生的干扰电压，同时还要尽量避免形成不必要的地回路；4.数字信号地与模拟信号地分开设计，大电流信号地与逻辑小信号地分开设计。 　　除以上通用接地设计外，基于IMA的超大规模嵌入式系统是机载电子设备，由于工作环境的特殊性，又有其独特设计：1、系统一级电源与二级电源隔离。机载设备接地最重要的一点要考虑对一级电源的保护，这样就要求一级电源地与二级电源地隔离。一级电源由电源输入线与电源地回线组成。二级电源地作为系统工作地的参考在设计时不能直接与一级电源地连接在一起，主要考虑避免系统中一个单元接地故障就会给一级电源带来致命的危害，从而影响系统整机的正常工作；2、接地搭接面需要专门处理。为了良好地导电，机载设备各个搭接面都是裸铝，而这在地面设备中是不可能的，因为裸铝很容易在空气中被氧化；屏蔽壳体还设计了专门的接地柱与飞机壳体连接，这在地面设备中也是不多见的；另外，在屏蔽壳体增大导电性能的同时还要考虑到设备导热的性能，因为飞机起飞后在天空中热量主要是通过传导的方式进行散热。