電子設備結構設計中的電磁兼容

劉興俊

摘 要：隨著社會的不斷發(fā)展，促進了電子產業(yè)的騰飛，電子行業(yè)的迅速擴張推動了電子設備應用的廣泛性，在電子設備的應用中，質量和功能要求越來越高，電子設備結構設計面臨著越來越大的挑戰(zhàn)。在電子設備結構設計中，電磁兼容性是尤其需要注意的一個方面，在電子設備中占有不容忽視的地位，直接影響電子設備能否正常運行。電子設備的高效工作必須基于電磁兼容性的良好狀態(tài)，避免電磁的劇烈干擾是保證電子設備正常運行的重要基礎。在電子設備結構的設計過程中，如果忽視了電磁兼容問題，就會導致電子設備后期運行過程中出現(xiàn)或大或小的問題，產生意料之外的錯誤，影響工作效率。本文擬從電子設備電磁兼容性的概念出發(fā)，分析保證電磁兼容的幾種方法，完善電子設備結構設計，以最大效率地提高電子設備的性能和質量，健全電子設備的運行環(huán)境，提高生產率，推動電子產業(yè)及整個社會的不斷發(fā)展。

關鍵詞：電子設備；結構設計；電磁兼容；設備性能；價值和意義

中圖分類號：TN03 文獻標識碼：A

當今社會，是信息化的社會，是科學技術和電子產品不斷發(fā)展的社會，科學技術的日新月異大大提高了電子設備的需求和擴張，電子設備的種類與日俱增，質量和功能體現(xiàn)隨著社會的不斷發(fā)展呈現(xiàn)出不斷攀升的態(tài)勢。在各個行業(yè)和各個領域中，電子設備發(fā)揮著越來越大的作用，這就要求電子設備在電磁環(huán)境中擁有良好的運行狀態(tài)，因此，就要保證電子設備的運行避免電磁的干擾，否則將會影響電子設備的整體性能。電子行業(yè)的發(fā)展對電磁兼容性提出了更高的目標和要求，旨在完善電子設備的功用和質量，在電子設備的結構設計和應用過程中必須保證電磁兼容，以確保電子設備運行的安全性和穩(wěn)定性。那么，電子設備的電磁兼容性是什么呢？有什么樣的具體表現(xiàn)呢？電磁兼容的目的和意義是什么呢？保證電磁兼容的方法有哪些呢？

一、電子設備結構中電磁兼容的概念

電磁兼容，指的是電子設備正常運行的一種狀態(tài)，在電子設備的運行過程中，電子線路產生的電磁不會影響電子設備的應用，也就是對其不會產生電磁干擾，準確地講，良好的電磁兼容性表現(xiàn)為電子設備、電子系統(tǒng)、電子線路在特定的電磁環(huán)境中運行，且彼此互不干涉互不影響，不會影響電子設備的整體功能，保證電子設備運行環(huán)境的穩(wěn)定，保障電子設備的正常安全運行，不會產生負面影響，破壞電子設備，即各項電子功能并存且互相促進的一種狀態(tài)。只有電子設備在結構設計中充分考慮并擺脫了電磁的干擾，才能夠確保自身的有效運行，提高運行水平和生產效率，為電子行業(yè)及相關行業(yè)的發(fā)展奠定堅實的基礎。

以飛機的電子設備為例，飛機上的電子設備包括常見的導航系統(tǒng)、天線系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、雷達系統(tǒng)等，電磁環(huán)境極為復雜，因此會產生極大的電磁干擾，如果處理不當將會給飛機的正常飛行埋下安全隱患。如果能夠保證這些電子設備的電磁兼容性，就能夠使彼此正常運行，發(fā)揮出最大效力且互不干擾，促進各部分的平衡穩(wěn)定，這是飛機安全飛行的重要保障。因此，電磁兼容對電子設備的運行極為重要，不容忽視。

二、電子設備結構電磁兼容設計的目的

當今社會中，電子設備的正常運行，是基于電磁兼容的基礎上，電磁兼容能夠保證電子設備的運行不受電磁的干擾，就能夠很大程度上避免電子設備細節(jié)部分和個別部位的不良反應，使電子設備的性能達到最大化，提高電子設備的運行效率，提高整個行業(yè)的生產率。眾所周知，當前社會科學技術的不斷發(fā)展促進了電子設備應用的廣泛性，與各個行業(yè)各個領域息息相關，一旦運行的電子設備出現(xiàn)某些一時間不可解決的故障，就會影響整個行業(yè)的經(jīng)濟發(fā)展，極大地威脅整個行業(yè)的安全穩(wěn)定。因此，電子行業(yè)在設計電子設備的時候，首先要考慮到影響電子設備電磁兼容的條件和因素，考慮到電磁不兼容的種種跡象和表現(xiàn)，以盡快采用技術手段進行調整解決，以免電子設備投入使用后出現(xiàn)電磁不兼容的情況，影響電子設備的正常運行。

電磁兼容，簡而言之就是控制電磁干擾，消除電磁干擾，使電子設備與其他的設備在特定的電磁環(huán)境中工作運行時，保證彼此的和諧穩(wěn)定，保證電子設備各部分性能的正常。一個可以投入廣泛使用的電子設備不僅不會輻射有害能量，而且也不會受到不相關的輻射影響。因此，電磁兼容設計的目的是為了電子設備的正常運行和廣泛應用，是當今社會電子行業(yè)發(fā)展的整體走向和目標。

三、電子設備結構設計中保證電磁兼容的方法和措施

在電子設備結構設計中，需要通過采用特定的技術手段保證電子設備的電磁兼容性，以減少甚至消除電磁干擾，避免部件受到不良輻射反應而損壞，降低電子設備的整體性能和運行效率，影響整個行業(yè)的發(fā)展。新型電子產品研究開發(fā)之初，首先要對電磁兼容有一個概念性的把握，并在后期研發(fā)的時候充分考慮到電磁兼容的影響因素，進行相適應的電磁兼容開發(fā)設計，避免重復開發(fā)和資源浪費。在設計之初采取措施保證電磁兼容是最最經(jīng)濟節(jié)約的方法，避免了后期維修調整的人力物力的浪費。現(xiàn)實生活中，很多已經(jīng)投入使用的電子設備如果出現(xiàn)電磁兼容問題維護成本極高，甚至根本沒有解決辦法，因此，電子設備的結構設計要做到未雨綢繆，減少不必要的麻煩和損失。目前，最常見的電子設備電磁兼容的方法有濾波、屏蔽、接地三種，這是有效消除電磁干擾的重要舉措。

1 電磁濾波

電磁濾波，是常見的影響電磁兼容性的因素，是壓縮信號回路所致，并且會對頻譜產生嚴重干擾，電磁濾波的存在不僅能影響干擾源的發(fā)射，而且會有效抑制干擾源頻譜分量對其他設備元件如敏感設備、電路、元器件的影響。簡單地講，電磁濾波通過某種特定方式過濾信號中的特定波段頻率，這種方式能夠有效抑制干擾，因此，在處理電子設備結構設計中的電磁兼容問題時可以考慮在內并加以應用實施。在電子設備的運行過程中，正在運行的電路會產生一些較強的干擾信號，這些干擾信號能夠通過電源線、信號線以及控制線等方式對整個電路產生巨大的干擾作用，因此，設置濾波電路已然成為當前公用電源線的發(fā)展走向和趨勢，這是保證電路安全穩(wěn)定，減少電路干擾，提高電子設備安全穩(wěn)定的重要方式。濾波電路的設置需要掌握一定的方法和技巧，鐵氧化體磁環(huán)＼穿心電容、三端電容是最常見的選擇器件，是有效改善電路特征的重要元件。在濾波電路設置中，還需要保證所有的電源濾波器外殼與電子設備的接地點連接在一起。只有保證濾波電路設置的合理性，才能提高電磁濾波的效率和質量，提高電磁兼容，保證電子設備正常運行和整個電子行業(yè)的發(fā)展。

2 電磁屏蔽

電磁屏蔽是目前解決電磁兼容問題的最有效方法，電磁屏蔽的優(yōu)點是有效地將內部電磁輻射控制在一定范圍，即限制內部電磁越出既定的領域，與此同時，還能夠防止外部電磁輻射的入侵，切斷電磁波，減少不必要的損害。當前，電子設備出現(xiàn)的大多數(shù)電磁兼容問題都能夠通過電磁屏蔽這種技術解決，這種方式還能夠保證電路的正常工作。

2.1 電磁屏蔽的作用

電磁屏蔽的作用是極大的，通過對兩個不同的空間區(qū)域進行金屬隔離，達到控制整個電場、磁場、電磁波的目的，使一個空間區(qū)域對另一個空間區(qū)域的輻射和感應控制在可控范圍。也就是充分發(fā)揮屏蔽物體的作用，將諸如電纜、元部件、電路、組合件甚至整個系統(tǒng)的干擾源包圍控制，阻斷干擾電磁場的對外擴散；與此同時，還需要充分利用屏蔽物體將系統(tǒng)、電路、電子設備有效包圍起來，以防止它們受到外界電磁場的影響。目前，電磁屏蔽技術是當前有效解決電磁輻射的方法，能夠有效保證電磁兼容，促進電子設備的正常運行。

2.2 電磁屏蔽的注意事項

2.2.1 電磁屏蔽的時候，一定要注意電磁屏蔽板的放置，一定要將其盡可能地靠近被屏蔽的機械設備，同時電磁屏蔽板要盡可能地與地面相接，這是有效發(fā)揮電磁屏蔽效果的關鍵，越靠近被屏蔽的器械元件，電磁屏蔽板所分布的電容容量就會相應地越大。

2.2.2 電磁屏蔽板的時候，電磁屏蔽板的整體屏蔽效果還會相應地受到屏蔽板本身形狀的影響，實踐證明，屏蔽效果最好的的屏蔽板形狀是全封閉狀態(tài)，并且最好是金屬盒電場。

2.2.3 電磁屏蔽的時候，電磁屏蔽板選擇材料的時候要求也很高，經(jīng)過實踐調查研究，良性導體材料是屏蔽效果最好的屏蔽材料，常見的有銅、鐵、鋁等，與此同時，還需要注意屏蔽材料的厚度，這個需要根據(jù)實際強度靈活把握，只要屏蔽材料的厚度符合強度要求即可。

3 接地技術

電子設備結構設計的電磁兼容，還會充分運用到接地技術，接地，并不是字面上理解的與土地地面相連，而是為電源和信號提供回路和基準電位。接地技術的使用有一定規(guī)則和標準，而不是隨意的。

接地技術的使用必須保證接地的安全性，電子設備所使用的金屬質地的外殼一定要與地面相接，這是充分保障生命財產安全的重要舉措，還能夠確保電子設備的有效性和穩(wěn)定性，保障電子電路的正常運行，杜絕靜電損壞等不良情況的出現(xiàn)。

接地技術的使用還包括工作接地，工作接地這種方式相信大家都不陌生，主要指的是單板，母板或系統(tǒng)之間信號的等電位參考點或參考平面，這些參考點或參考平臺相當于信號回流的安全性通道，原則上認為這個通道的阻抗性是極低的。在使用接地技術的時候，一定要保證工作接地的正常，因為他的好壞直接影響整體的信號質量。因此電子設備結構設計中，熟練掌握工作接地的方法極為必要，不僅能夠最大限度地減少電路間的電磁干擾，而且確保了電子設備的電磁兼容，提高了電磁兼容的可能性和穩(wěn)定性。

以下將簡單接受接地的主要目的。電子設備接地技術的目的很明晰，就是為了最大程度上減少甚至避免電路之間的彼此干擾。通常我們提到的接地技術的目的有以下三個：

（1）接地技術的使用能夠使整個電路系統(tǒng)中的單元電路有一個公共的參考零電位，這是保證電路系統(tǒng)穩(wěn)定工作必要條件。

（2）接地技術能夠有效防止外界電磁場產生的不良干擾。為了避免電荷形成的高壓引起電子設備內部起火放電產生不良干擾，可以選用機殼接地，這樣可以使大量電荷得以釋放，這些積累在機殼上的大量電荷的排放可以減少電磁干擾，保證電子設備的正常運行。此外，要想獲得較好的屏蔽效果，還需要根據(jù)線路對屏蔽物體進行挑選，并為其選擇合適的接地，這樣才能保證電子設備的有效運行。

（3）接地技術能夠有效保證工作的安全性，如果發(fā)生直接雷電的電磁感應，可以有效保護電子設備，避免電子設備的意外毀壞；如果工頻交流電源的輸入電壓由于絕緣不良的原因與機殼直接相通的時候，可以有效保護操作人員的人身安全，以免發(fā)生觸電事故。

因此，接地技術也是有效防止電磁干擾的重要方法，正確使用將會大大減少電子設備使用后的故障發(fā)生頻率，保證電子設備的正常運行，促進電子行業(yè)的發(fā)展。

結語

科學技術的不斷發(fā)展推動了電子設備的進步，保證電子設備的電磁兼容已然成為電子行業(yè)的目標和宗旨，電磁兼容是電子設備正常運行的基礎，是電子設備性能的重要體現(xiàn)。在電子設備的結構設計過程中，必須考慮電磁兼容性，旨在減少電磁干擾，提高電子設備性能。當前，電子設備結構設計的電磁兼容性調整仍然是一項比較復雜的高難度任務，問題的解決還存在一定的局限性，雖然提高電子設備電磁兼容的方法有很多，但是仍然存在一些問題，不太完善，我們需要認識到電磁兼容技術涉及到各個行業(yè)各個方面，電磁兼容技術有很大的發(fā)展空間，我們需要根據(jù)電子設備的運行原理和運行環(huán)境，探索電子設備電磁兼容的技術發(fā)展，根據(jù)電磁兼容的特點和影響進行持久的嘗試，以提出更多的解決方法，從而提高電子設備運行的穩(wěn)定性和可靠性，健全電子設備的質量和功能，保證電子設備的運行環(huán)境的穩(wěn)定，提高產品工作效率，促進電子行業(yè)及整個社會的不斷發(fā)展。

參考文獻

[1]王定華.電磁兼容原理與設計[M].成都：電子科技大學出版社，1995.

[2]白同云，呂曉德.電磁兼容設計[M].北京：北京郵電大學出版社，2001.

[3]馮正進，劉利，李行國.機電一體化系統(tǒng)中的電磁兼容性問題[M].成都：電子科技大學出版社，1995.

[4]莫世禹.通信設備中的電磁兼容設計方法[D].南京：中國電子學會機械電子工程（微波）分會，電子機械與微波結構工藝學術會，2006：58-62.