結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的電磁屏蔽處理

朱建廷

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，自動(dòng)控制技術(shù)、通信以及電子信息技術(shù)也在飛速發(fā)展，尤其是在近幾年，工業(yè)產(chǎn)品的電磁兼容性需求得到了根本改善。對(duì)設(shè)備進(jìn)行電磁屏蔽的目的在于提升工作可靠性以及相關(guān)設(shè)備兼容性，進(jìn)而降低環(huán)境與設(shè)備之間的相互輻射干擾，進(jìn)而更好地提升設(shè)備對(duì)當(dāng)前工作環(huán)境的適應(yīng)程度，提升該設(shè)備的穩(wěn)定性與安全性。隨著我國(guó)電磁屏蔽技術(shù)的不斷發(fā)展，其重要作用也是愈加明顯。文章就結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的電磁屏蔽處理進(jìn)行了簡(jiǎn)單探究分析，望為后續(xù)工作人員提供一些參考意見(jiàn)。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；電磁屏蔽；電子信息技術(shù)

中圖分類號(hào)：TN03 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）23-0097-02

Abstract： With the continuous development of science and technology， automatic control technology， communications and electronic information technology are also developing rapidly. Especially in recent years， the electromagnetic compatibility requirements of industrial products have been fundamentally improved. The purpose of electromagnetic shielding of equipment is to improve the reliability and compatibility of the related equipment， thus reducing the radiation interference between the environment and the equipment， thereby improving the adaptability of the equipment to the current working environment， so as to improve the stability and safety of the equipment. With the continuous development of electromagnetic shielding technology in China， its important role is becoming more and more obvious. In this paper， the electromagnetic shielding treatment in the structural design is briefly studied and analyzed， in the hope of providing some reference for the follow-up staff.

Keywords： structural design； electromagnetic shielding； electronic information technology

引言

隨著現(xiàn)代電子電氣技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，電磁環(huán)境變得越來(lái)越復(fù)雜。感應(yīng)，耦合和傳導(dǎo)引起的電磁干擾不僅影響電子系統(tǒng)和設(shè)備的正常工作，而且對(duì)人體健康有害。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，抑制電磁干擾的一個(gè)重要途徑是采用電磁屏蔽技術(shù)。

屏蔽是防止或減少屏蔽電磁能量傳輸?shù)拇胧?。屏蔽層是一種阻擋層，用于阻擋或減少電磁能量的傳輸并覆蓋或覆蓋設(shè)備。它可以是導(dǎo)電，磁性，中等或非金屬吸收填料。一般情況下，限制內(nèi)部輻射區(qū)域電磁能泄露、放置外部輻射進(jìn)入其自身區(qū)域是電磁屏蔽的最初目的。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，可以將該設(shè)備的外箱設(shè)置為一個(gè)完全閉合的導(dǎo)電外殼，進(jìn)而更好地達(dá)到其最初目標(biāo)。但由于散熱，維護(hù)等因素，實(shí)際設(shè)備不能設(shè)計(jì)成完全關(guān)閉，必須有間隙和孔。在電磁屏蔽中由于間隙和空穴之間屏蔽電流部分連續(xù)性較差，導(dǎo)致電磁屏蔽效果也明顯下降。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，必須有效處理這些間隙和孔洞，以最大化實(shí)現(xiàn)電磁屏蔽效能。

1 基本原理及主要功能

通常情況下，兩個(gè)空間范圍內(nèi)隔離金屬可以掌控從一個(gè)區(qū)域到另外一個(gè)區(qū)域的電場(chǎng)，加上磁場(chǎng)與電磁波間的感應(yīng)與輻射，叫做電磁屏蔽。值得注意的是，經(jīng)過(guò)屏蔽體圍繞整個(gè)系統(tǒng)的元器件，其中包含電路、元器件、電纜和干擾源等，預(yù)防電磁場(chǎng)向外擴(kuò)散的干擾，運(yùn)用相關(guān)的屏蔽環(huán)繞接收電路和設(shè)備以及系統(tǒng)，預(yù)防它們不受外部電磁場(chǎng)的影響。屏蔽可以在一定程度上降低外部電磁波與電線、電纜等部件的干擾。主要的作用是吸收能力和發(fā)射能力以及抵消能量。存在的主要功能是：

（1）杜絕外部帶來(lái)的干擾，以此保證室內(nèi)電子電氣設(shè)備的常規(guī)運(yùn)行。值得注意的是在進(jìn)行電子元器件與電氣設(shè)備的測(cè)量與測(cè)試中，要始終保持電磁屏蔽室在理想的環(huán)境下，以此提升檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確。

（2）防止室內(nèi)電磁波擴(kuò)散到區(qū)域以外。對(duì)于較強(qiáng)電磁輻射要屏蔽，預(yù)防其余電子電氣的干擾，嚴(yán)重點(diǎn)會(huì)損壞工人健康。

（3）避免電子通信設(shè)備信息遺漏，保證信息安全。將電子通信信息通過(guò)電磁輻射的方式輸送到區(qū)域以外，敵人可以運(yùn)用監(jiān)測(cè)設(shè)備達(dá)到攔截與恢復(fù)。因此，電磁屏蔽室是確保信息安全的必要措施。

（4）一般軍事指揮通信一定要擁有一定的抵抗與抗干

擾能力。電子通信設(shè)備的保護(hù)不會(huì)受到損害，而正常工作則由其他保護(hù)元件的組合來(lái)保護(hù)。電磁脈沖保護(hù)室是在電磁屏蔽室的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的特殊產(chǎn)品，結(jié)合軍事領(lǐng)域電磁脈沖保護(hù)的特殊要求。

2 電磁屏蔽處理

一個(gè)實(shí)用性較強(qiáng)的機(jī)箱會(huì)有很多孔縫及開(kāi)口，比如：顯示端口、各個(gè)部分之間結(jié)合的間隙以及多種調(diào)節(jié)桿的開(kāi)口等等。如何正確處理這些孔，而不會(huì)影響到其他性能的機(jī)箱是屏蔽設(shè)計(jì)主要內(nèi)容。另外，總會(huì)有電纜從機(jī)箱中流出，至少有1根電源線。這些電纜會(huì)對(duì)屏蔽體造成不可逆的多重危害，會(huì)在很大程度上損害屏蔽體的自身效果，如何對(duì)這些電纜進(jìn)行科學(xué)處理對(duì)于整個(gè)屏蔽設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)有著不可忽視的重要意義。因此在對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，必須要對(duì)其多種因素進(jìn)行綜合考慮，進(jìn)而更好的保證屏蔽效能。雖然如此，但是在機(jī)柜設(shè)計(jì)過(guò)程中，如若將其做成一個(gè)完全封閉的大盒子，這樣也是不切實(shí)際的。因?yàn)殡姶挪úㄩL(zhǎng)尺寸決定了縫隙或者孔洞是否會(huì)出現(xiàn)電磁波泄露。如若當(dāng)前開(kāi)口尺寸明顯小于波長(zhǎng)，那么就不會(huì)產(chǎn)生極較為嚴(yán)重的電磁波泄露。一般情況下，在日常工作中，應(yīng)用較為廣泛的結(jié)構(gòu)屏蔽處理方法有以下幾種：

（1）接縫處理

在設(shè)計(jì)箱體、柜體過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)遇到此種情況，而一般情況下，這些都是泄露電磁的重要部分。在實(shí)際工作中，應(yīng)針對(duì)實(shí)際情況選擇一些科學(xué)合理的焊接方式，比如在進(jìn)行固定接縫時(shí)應(yīng)盡可能選擇連續(xù)焊接，在焊接之前應(yīng)將其焊接表面的不導(dǎo)電材質(zhì)進(jìn)行清理，而后才可正式開(kāi)始進(jìn)行焊接工作。否則，由于表面不干凈，焊接質(zhì)量不好等，容易在接頭處產(chǎn)生裂紋。如果焊接質(zhì)量不足以引起裂紋，最常用的方法是正確地修復(fù)焊接。而針對(duì)一些焊接不適用的特殊部位，可以選擇應(yīng)用屏蔽膠帶。此種膠帶是由金屬箔或者導(dǎo)電布材料制成，有著極高的導(dǎo)電性，是由導(dǎo)電粘合劑、導(dǎo)電基材為主體的完整導(dǎo)電體，可以與任意金屬表面實(shí)施粘接，進(jìn)而達(dá)到電氣和間隙的電氣閉合。如果條件允許，固定接頭也可以通過(guò)彎曲和拉伸金屬板來(lái)生產(chǎn)。

彈性鈹銅簧片或?qū)щ娤鹉z通常用于非固定接頭，例如門窗，以及滑動(dòng)箱和固定箱的組合，不管是彈性的鈹銅簧片還是導(dǎo)電橡膠，它們的彈性、導(dǎo)電性都存在明顯優(yōu)勢(shì)，要想真正發(fā)揮這些彈性屏蔽材料的自身效果，就有必要確保有足夠的壓力接觸屏蔽材料兩側(cè)的金屬表面，進(jìn)而保證其在受到?jīng)_擊、振動(dòng)時(shí)仍然可以維持表面接觸，降低其出現(xiàn)縫隙幾率。所以，在對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，必須要降低過(guò)寬非固定接縫出現(xiàn)幾率，同時(shí)還要提升接合面加工質(zhì)量，加寬接觸面積。如若當(dāng)前實(shí)際情況已經(jīng)出現(xiàn)了較寬接縫，那么如果當(dāng)前實(shí)際情況允許，應(yīng)利用螺絲對(duì)其進(jìn)行正確連接，進(jìn)而更好的保證接觸性能的有效性。

（2）穿孔處理

在機(jī)柜應(yīng)用過(guò)程中勢(shì)必會(huì)有電源線及信號(hào)線的插入，因此，必須在機(jī)柜的相關(guān)位置進(jìn)行開(kāi)孔，當(dāng)電纜穿過(guò)外殼時(shí)，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)電纜的屏蔽效能降低。測(cè)試結(jié)果顯示，通過(guò)屏蔽層時(shí)，典型未濾波導(dǎo)體的屏蔽效能降低30db以上。而就磁場(chǎng)源來(lái)說(shuō)，其屏蔽效能在一定程度上取決于孔洞與輻射源之間的距離，當(dāng)距離越遠(yuǎn)時(shí)，其電磁泄露越少，因此在設(shè)計(jì)過(guò)程中必須要注意，盡可能的將磁場(chǎng)輻射源與孔洞分開(kāi)。除了要電磁波場(chǎng)大于孔洞尺寸外，還可以盡可能使用輻射源以減少孔泄漏，可以增加孔深度并且可以減少孔泄漏。這是截止波導(dǎo)的原理。

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，多種現(xiàn)代電子設(shè)備層出不窮，其應(yīng)用頻率也在逐漸增高，而電磁干擾的現(xiàn)象也愈加明顯。所以，現(xiàn)階段下，越來(lái)越多的面板上已經(jīng)開(kāi)始安裝干涉濾波器。濾波連接器是一個(gè)較為便捷和性能較好的設(shè)備。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，當(dāng)機(jī)柜插入電源線時(shí)，所有的電源線必須要經(jīng)過(guò)濾波盒。濾波器輸入應(yīng)盡可能的從屏蔽外殼中穿出。如果濾波器結(jié)構(gòu)不適合穿過(guò)外殼，則應(yīng)在電源線中為濾波器設(shè)置一個(gè)隔室，信號(hào)線和控制線將進(jìn)入機(jī)柜，要使用適當(dāng)?shù)倪^(guò)濾器。在此種情況下，帶濾芯的多芯連接器較為適用。

3 常用的屏蔽材料

在實(shí)際工作過(guò)程中，除了要在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中加大對(duì)屏蔽設(shè)計(jì)的關(guān)注程度外，在真正使用過(guò)程中，其所應(yīng)用的屏蔽材料也是不可忽視的。大多數(shù)情況下，都將導(dǎo)電布、導(dǎo)電橡膠或者屏蔽腰帶作為常用的屏蔽材料。當(dāng)然除此之外，還有一些其他特殊屏蔽材料，比如全方位導(dǎo)電泡棉、導(dǎo)電顆粒等等，在真正應(yīng)用之前，應(yīng)對(duì)當(dāng)前情況進(jìn)行綜合分析，進(jìn)而科學(xué)合理的選擇屏蔽材料。

4 電磁屏蔽技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

現(xiàn)階段下，由于納米金屬粉末強(qiáng)度相對(duì)較高、可塑性、吸波特性相對(duì)較強(qiáng)，在工程建筑材料中應(yīng)用電子屏蔽技術(shù)可有效提升屏蔽的最終功效，且未來(lái)發(fā)展前景相對(duì)較好。特別是在導(dǎo)電涂料方面，近幾年由于復(fù)合導(dǎo)電涂料自身具備質(zhì)量較輕、穩(wěn)定性較強(qiáng)且導(dǎo)電性能相對(duì)較好等多個(gè)明顯優(yōu)點(diǎn)已成為現(xiàn)階段下世界關(guān)注的重點(diǎn)。除此之外，一些有關(guān)新材料、新工藝的研究已成為當(dāng)前電磁屏蔽研究領(lǐng)域中的重點(diǎn)內(nèi)容，由此可見(jiàn)，電子屏蔽技術(shù)的發(fā)展前景較好，且其應(yīng)用范圍也在逐漸擴(kuò)寬，其應(yīng)用效果也在逐年轉(zhuǎn)好。

5 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，在設(shè)計(jì)電子設(shè)備結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)根據(jù)當(dāng)前設(shè)備的最高頻率來(lái)選擇合適的屏蔽殼材料，然后結(jié)合所需元件從上述屏蔽設(shè)計(jì)中選擇屏蔽設(shè)計(jì)材料，一般情況下，可以實(shí)現(xiàn)最初的屏蔽目標(biāo)。與此同時(shí)，電子設(shè)備涉及領(lǐng)域范圍較廣，頻段相對(duì)寬，且使用環(huán)境也都各不相同，而后依據(jù)不同設(shè)備的電磁屏蔽的實(shí)際要求，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)選擇具體的結(jié)構(gòu)形式、屏蔽成本和施工技術(shù)等因素，其中要特別要注意低頻磁場(chǎng)的屏蔽設(shè)計(jì)，只有這樣，才可以真正實(shí)現(xiàn)與其設(shè)計(jì)中的電磁屏蔽效果。

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