加固型计算机电磁兼容性结构设计_余幼平

总第139期舰船电子工程V ol. 24N o. 1

2004年第1期Ship Electronic Eng ineering 77

加固型计算机电磁兼容性结构设计

余幼平 王海城 丁宜栋

*

(武汉数字工程研究所 武汉 430074) (海军计算技术研究所 北京 100841)

摘 要:简要介绍了加固型计算机系列产品的电磁兼容性结构设计和电磁兼容性装配工艺的管理, 讲述的只是作者在从事EM C 设计和管理工作中所得出的一些经验的积累, 并就相关问题提出了自己的处理方法。

关键词:电磁兼容性(EM C) ; 印制电路板(P CB) ; 电磁干扰(EM I) ; 加固中图分类号:T M 15

EMC Structure Designing of Reinforced C omputer

Yu Youping Wang Haicheng

(Wuhan Digital Engineering I nstitute, Wuhan 430074) (Navy Computing T echnolog y Resear ch Institute, Beijing 100841)

Abstract:T his paper introduces the EM C structure designing of series of reinforced computer and management of EM C as -sembly technics. w hat the author introduces is the only accumulation of ex perience fro m EM C designing and management, w hat . s mo re, the aut hor g ives his owns methods to solve the corr esponding problems.

Key words:EM C; PCB; EM I ; reinfo rced C lass number:T M 15

号装备的应用奠定了基础。加固型计算机系列产

1 前言

产品的EMC 设计是个复杂的系统工程, 随着高新技术的不断应用、新的屏蔽材料和新的材料处理工艺出现, 产品电磁兼容性的设计将又面对许多新问题, 加固型计算机系列产品, 就是我们针对未来战争环境对武器装备要求, 严格按国军标等技术文件所规定条件下而开发的系列产品。加固型计算机系列产品的型号和机箱结构形式种类繁多, 但它们之间有着许多共同特点, 如同型号的机箱结构基本保持不变, 各功能模块功能升级, 采取总线兼容的方式。根据这些特点和系列新产品的开发与研制, 使我们在加固型计算机系列产品机箱的电磁兼容性(EM C) 结构设计、模块的电磁兼容性印制电路板(PCB) 布线、元器件布局和机箱的电磁兼容性装配工艺等方面积累了一些经验, 也使得我们对加固型计算机系列产品的电磁兼容性结构设计日趋完善, 为产品进入市场和型

品的电磁兼容性结构设计次序为如下的金字塔形结构

:

图1 EM C 结构设计次序

2 加固型计算机系列产品机箱的

EMC 机械结构设计

加固型计算机系列产品机箱EM C 机械结构设计可以从以下三个方面考虑:第一, 机箱的机械结构设计; 第二, 机箱的散热设计; 第三, 机箱的电

9

78 余幼平等:加固型计算机电磁兼容性结构设计 总第139期

磁屏蔽设计。在此只就机箱的电磁屏蔽设计进行说明, 由于加固型计算机系列产品的机箱普遍采用铝合金材料焊接而成, 目前使用机箱整体真空钎焊的方法, 来保证机箱焊缝的质量和机箱整体导电性能; 机箱各个装配接触面都要进行导电氧化和密封处理, 装配时加上导电衬垫, 使得机箱整体成为一连续导电体, 使得接触电阻减到最小。

屏蔽材料选用次序为:导电屏蔽橡胶板y 导电屏蔽橡胶条y 金属丝网屏蔽衬垫y 导电填料。机箱面板指示灯的开口处理, 采用加屏蔽罩、滤波器、EM I 吸收磁环的方法; 加固型机箱的通风口屏蔽处理, 采取用导电衬垫和通风屏蔽板的办法进行处理; 接口(I/O) 插件面板的开口处理方法是在插件和安装面之间加入导电衬垫。

[1]

加强各功能模块和无源底板的EMC 设计、生产管理的同时, 还必须重视机箱内(外) 连接导线焊接布线工艺和装配工艺是否符合电磁兼容的要

求, 可以通过以下步骤进行检查:

3 各功能模块和无源底板的EM C

设计

功能模块和无源底版的EM C 设计, 可以从以下四个方面考虑:(1) 模块功能设计; (2) 元器件和接口的EMC 布局; (3) 摸块和底板级滤波设计; (4) 符合电磁兼容性要求的功能模块和底板的PCB 布线。具体的设计步骤如下

:

图3 互联电缆检测流程

5 加固型计算机系列产品的EM C

试验

图2 功能模块和无源底版的EM C 设计注:在进行模块和无源底板的PCB 布线时, 要特别注意干扰源的抑制。如差模干扰可以通过改善电路元器件的布局办法来抑制; 尽可能地增加板上IC 的滤波电容、I/O 接口滤波和屏蔽接地的处理、优化时钟电路的布线等都是有效抑制干扰源的方法。

4 机箱内EM C 布线工艺

, 图4 加固型计算机做EM C 试验检测

(下转第35页)

2004年第1期 舰船电子工程

35

有新的测试方法不断出现。关键是必须结合各种方法, 才能实现有效地测试覆盖、发现系统瑕疵; 同时, 软件测试经验也是至关重要的。面对越来

越庞大的软件系统, 依靠计算机辅助(CAST ) 进行自动软件测试变得越来越重要了, 但究其核心, 仍要依靠人工的测试经验和优化的测试计划, 自动软件测试技术仍在不断的发展中。

2000w ar e

[2]IP L. A n I ntroduction to Software T esting. 1996[3]L aitinen Saila. T esting Efficiency of a Small Soft -[4]B. Beizer. Softw ar e T esting T echniques. 1990[5]B. Steve. Code Co ver ag e Analysis. 2002[6]Jiantao Pan. So ftw are T est ing. 1999

[7]U niversity of South Australia. Software T esting. [8]H. Watson. Structured T esting:A T esting M ethod -

5 结束语

软件测试是一个贯穿软件开发全过程的系统工程, 是对测试经验和软件规范化设计有密切关系的工程。如何用较少的测试案例, 实现最大的测试覆盖、最大限度地发现软件瑕疵, 是软件测试

的目标之一; 制定完善的测试计划、测试方案、结果分析、文档资料管理, 是保证软件测试功效的前提。

参考文献

[1]IP L. Why bother to U nit T est ?. 1996

olog y U sing the Cyclomatic Complex ity M etric. 1996

[9]IP L. T esting T echniques for Ada. 1997[10]IPL. Structural Coverage M etr ics. 1997

[11]I PL. Or ganizational Approaches for U nit T esting. 1996

[12]IPL. A Strategy for T esting C++. 2001[13]IPL. Advanced Cov erag e M etrics for Object ive -Oriented Software. 1999

[14]I PL. T esting State M achine with A da T est and Cantata. 1997

[15]IP L. Software T esting and Softw are Development Lifecy cles. 1996

(上接第78页)

加固型计算机系列产品在做EM C 试验时, 应注意以下几个方面的问题:(1) 按合同的技术要求(协议) 确定EMC 试验的测试项目, 并按标准技术文件编制EM C 试验大纲; (2) 加固型计算机系列产品在EM C 试验台上的布局和接地方式, 应按系统的配置合理选择, 例如是选择单点接地, 还是选择多点接地等, 都要视具体情况具体分析处理; (3) 在开始试验前, 一定要对试验样机进行功能检查, 并和调试记录进行对比, 检查样品性能是否正常; (4) 样品在试验测试时, 如果某项超标应急处理, 检查次序如图4:

中, 把EM C 的设计与管理溶于整个产品的开发研制, 使得加固型计算机系列产品在开发研制过程中EMC 性能受控, 从而保正了加固型计算机系列产品的EM C 品质。

参考文献

[1]余幼平. 金属结构机箱电磁兼容性工艺处理方法[J]. 安全与电磁兼容, 1997, 3

[2]张松春等编著. 电子控制设备抗干扰技术及应用[M ]. 北京机械出版社, 1995

[3]吕仁清, 蒋全兴编著. 电磁兼容性结构设计[M ].东南大学出版社, 1991

[4]陈穷等编著. 电磁兼容性工程设计手册[M ]. 北京:国防工业出版社, 1993

[5][美]W #O #亨利著. 电子系统噪声抑制技术[M ].北京:人民铁道出版社, 1978

6 结束语

在加固型计算机系列产品的开发研制过程

总第139期舰船电子工程V ol. 24N o. 1

2004年第1期Ship Electronic Eng ineering 77

加固型计算机电磁兼容性结构设计

余幼平 王海城 丁宜栋

*

(武汉数字工程研究所 武汉 430074) (海军计算技术研究所 北京 100841)

摘 要:简要介绍了加固型计算机系列产品的电磁兼容性结构设计和电磁兼容性装配工艺的管理, 讲述的只是作者在从事EM C 设计和管理工作中所得出的一些经验的积累, 并就相关问题提出了自己的处理方法。

关键词:电磁兼容性(EM C) ; 印制电路板(P CB) ; 电磁干扰(EM I) ; 加固中图分类号:T M 15

EMC Structure Designing of Reinforced C omputer

Yu Youping Wang Haicheng

(Wuhan Digital Engineering I nstitute, Wuhan 430074) (Navy Computing T echnolog y Resear ch Institute, Beijing 100841)

Abstract:T his paper introduces the EM C structure designing of series of reinforced computer and management of EM C as -sembly technics. w hat the author introduces is the only accumulation of ex perience fro m EM C designing and management, w hat . s mo re, the aut hor g ives his owns methods to solve the corr esponding problems.

Key words:EM C; PCB; EM I ; reinfo rced C lass number:T M 15

号装备的应用奠定了基础。加固型计算机系列产

1 前言

产品的EMC 设计是个复杂的系统工程, 随着高新技术的不断应用、新的屏蔽材料和新的材料处理工艺出现, 产品电磁兼容性的设计将又面对许多新问题, 加固型计算机系列产品, 就是我们针对未来战争环境对武器装备要求, 严格按国军标等技术文件所规定条件下而开发的系列产品。加固型计算机系列产品的型号和机箱结构形式种类繁多, 但它们之间有着许多共同特点, 如同型号的机箱结构基本保持不变, 各功能模块功能升级, 采取总线兼容的方式。根据这些特点和系列新产品的开发与研制, 使我们在加固型计算机系列产品机箱的电磁兼容性(EM C) 结构设计、模块的电磁兼容性印制电路板(PCB) 布线、元器件布局和机箱的电磁兼容性装配工艺等方面积累了一些经验, 也使得我们对加固型计算机系列产品的电磁兼容性结构设计日趋完善, 为产品进入市场和型

品的电磁兼容性结构设计次序为如下的金字塔形结构

:

图1 EM C 结构设计次序

2 加固型计算机系列产品机箱的

EMC 机械结构设计

加固型计算机系列产品机箱EM C 机械结构设计可以从以下三个方面考虑:第一, 机箱的机械结构设计; 第二, 机箱的散热设计; 第三, 机箱的电

9

78 余幼平等:加固型计算机电磁兼容性结构设计 总第139期

磁屏蔽设计。在此只就机箱的电磁屏蔽设计进行说明, 由于加固型计算机系列产品的机箱普遍采用铝合金材料焊接而成, 目前使用机箱整体真空钎焊的方法, 来保证机箱焊缝的质量和机箱整体导电性能; 机箱各个装配接触面都要进行导电氧化和密封处理, 装配时加上导电衬垫, 使得机箱整体成为一连续导电体, 使得接触电阻减到最小。

屏蔽材料选用次序为:导电屏蔽橡胶板y 导电屏蔽橡胶条y 金属丝网屏蔽衬垫y 导电填料。机箱面板指示灯的开口处理, 采用加屏蔽罩、滤波器、EM I 吸收磁环的方法; 加固型机箱的通风口屏蔽处理, 采取用导电衬垫和通风屏蔽板的办法进行处理; 接口(I/O) 插件面板的开口处理方法是在插件和安装面之间加入导电衬垫。

[1]

加强各功能模块和无源底板的EMC 设计、生产管理的同时, 还必须重视机箱内(外) 连接导线焊接布线工艺和装配工艺是否符合电磁兼容的要

求, 可以通过以下步骤进行检查:

3 各功能模块和无源底板的EM C

设计

功能模块和无源底版的EM C 设计, 可以从以下四个方面考虑:(1) 模块功能设计; (2) 元器件和接口的EMC 布局; (3) 摸块和底板级滤波设计; (4) 符合电磁兼容性要求的功能模块和底板的PCB 布线。具体的设计步骤如下

:

图3 互联电缆检测流程

5 加固型计算机系列产品的EM C

试验

图2 功能模块和无源底版的EM C 设计注:在进行模块和无源底板的PCB 布线时, 要特别注意干扰源的抑制。如差模干扰可以通过改善电路元器件的布局办法来抑制; 尽可能地增加板上IC 的滤波电容、I/O 接口滤波和屏蔽接地的处理、优化时钟电路的布线等都是有效抑制干扰源的方法。

4 机箱内EM C 布线工艺

, 图4 加固型计算机做EM C 试验检测

(下转第35页)

2004年第1期 舰船电子工程

35

有新的测试方法不断出现。关键是必须结合各种方法, 才能实现有效地测试覆盖、发现系统瑕疵; 同时, 软件测试经验也是至关重要的。面对越来

越庞大的软件系统, 依靠计算机辅助(CAST ) 进行自动软件测试变得越来越重要了, 但究其核心, 仍要依靠人工的测试经验和优化的测试计划, 自动软件测试技术仍在不断的发展中。

2000w ar e

[2]IP L. A n I ntroduction to Software T esting. 1996[3]L aitinen Saila. T esting Efficiency of a Small Soft -[4]B. Beizer. Softw ar e T esting T echniques. 1990[5]B. Steve. Code Co ver ag e Analysis. 2002[6]Jiantao Pan. So ftw are T est ing. 1999

[7]U niversity of South Australia. Software T esting. [8]H. Watson. Structured T esting:A T esting M ethod -

5 结束语

软件测试是一个贯穿软件开发全过程的系统工程, 是对测试经验和软件规范化设计有密切关系的工程。如何用较少的测试案例, 实现最大的测试覆盖、最大限度地发现软件瑕疵, 是软件测试

的目标之一; 制定完善的测试计划、测试方案、结果分析、文档资料管理, 是保证软件测试功效的前提。

参考文献

[1]IP L. Why bother to U nit T est ?. 1996

olog y U sing the Cyclomatic Complex ity M etric. 1996

[9]IP L. T esting T echniques for Ada. 1997[10]IPL. Structural Coverage M etr ics. 1997

[11]I PL. Or ganizational Approaches for U nit T esting. 1996

[12]IPL. A Strategy for T esting C++. 2001[13]IPL. Advanced Cov erag e M etrics for Object ive -Oriented Software. 1999

[14]I PL. T esting State M achine with A da T est and Cantata. 1997

[15]IP L. Software T esting and Softw are Development Lifecy cles. 1996

(上接第78页)

加固型计算机系列产品在做EM C 试验时, 应注意以下几个方面的问题:(1) 按合同的技术要求(协议) 确定EMC 试验的测试项目, 并按标准技术文件编制EM C 试验大纲; (2) 加固型计算机系列产品在EM C 试验台上的布局和接地方式, 应按系统的配置合理选择, 例如是选择单点接地, 还是选择多点接地等, 都要视具体情况具体分析处理; (3) 在开始试验前, 一定要对试验样机进行功能检查, 并和调试记录进行对比, 检查样品性能是否正常; (4) 样品在试验测试时, 如果某项超标应急处理, 检查次序如图4:

中, 把EM C 的设计与管理溶于整个产品的开发研制, 使得加固型计算机系列产品在开发研制过程中EMC 性能受控, 从而保正了加固型计算机系列产品的EM C 品质。

参考文献

[1]余幼平. 金属结构机箱电磁兼容性工艺处理方法[J]. 安全与电磁兼容, 1997, 3

[2]张松春等编著. 电子控制设备抗干扰技术及应用[M ]. 北京机械出版社, 1995

[3]吕仁清, 蒋全兴编著. 电磁兼容性结构设计[M ].东南大学出版社, 1991

[4]陈穷等编著. 电磁兼容性工程设计手册[M ]. 北京:国防工业出版社, 1993

[5][美]W #O #亨利著. 电子系统噪声抑制技术[M ].北京:人民铁道出版社, 1978

6 结束语

在加固型计算机系列产品的开发研制过程