電子設備電磁兼容性設計探究

劉月

（中國電子科技集團公司第七研究所，廣東 廣州 510310）

1 電子設備電磁兼容性概述

由于現代社會當中的電磁環境較為復雜，因此電子設備電磁兼容性指的是確保電子設備能夠在電磁環境當中正常運行，并且不會對其他設備以及周邊環境產生干擾或影響的能力。在電子設備的設計和生產過程當中，不僅需要對設備的電磁信號發射功率進行控制，還應當針對設備的抗干擾能力進行全面提升，從而避免因復雜電磁環境對設備運行產生的影響。

2 電子干擾方式及傳播途徑分析

2.1 電子干擾方式

在當前的電子產品電磁干擾當中，主要涵蓋了內部干擾、外部干擾等兩種干擾模式。首先是內部干擾模式[1]。由于電子設備的內部并不是獨立存在的，而是由各類元器件經過科學的布局和性能檢測綜合組成的，因此在電子設備運行過程當中，可能會在內部元器件之間形成較為顯著的干擾，進而影響電子設備的運行效能。其次是外部干擾模式，在電子設備運行過程當中，由線路負責對設備進行供電，而電路運行還會產生磁場，這兩者都會對設備運行狀況以及相應的運行參數產生干擾。

2.2 電子干擾傳播途徑

電磁干擾的主要傳播途徑包括導線干擾和輻射干擾兩種，導線干擾指的是電磁信號通過導線對電子設備運行產生的干擾，而輻射干擾指的是通過干擾源與被干擾對象之間的空間傳播產生的干擾。由于受到空間距離的影響，導致電磁干擾源附近可分為近場區與遠場區兩個空間，因此可結合不同空間距離電磁干擾強度對后續的抗干擾以及電磁兼容性進行設計和優化，使設備電磁兼容性實現全面提升。

3 電子設備電磁兼容性設計的主要方法探究

3.1 接地技術的使用

利用接地技術的合理使用，可以完成電子設備結構設計中的電磁兼容設計，使得信號與電源提供的回路部分電位之間實現有效結合。具體而言，主要依托接地技術避免電磁干擾現象的產生。在應用接地技術展開電磁兼容設計的過程中，要著重遵守相關規則標準，維護接地安全水平。實踐中，要在電子設備所使用的金屬外殼與地面之間完成連接關系的良好搭建，以此體現出對電子設備使用安全的維護，避免靜電損壞等問題的頻繁性發生，實現對電子設備抗干擾能力的強化。

3.2 電磁屏蔽設計

在確保電子設備與外界進行暢通連接的過程中，需要在設備中加設交流電源線端口、直流電源線端口、接地線端口、信號線端口、過程測量與控制線端口等多種端口，以此保證電源線、信號線等線路能夠暢通接入電子設備，并以此為基礎完成高質量的電磁屏蔽設計。對于電磁屏蔽來說，主要在不一樣的空間內使用金屬隔離措施，促使電磁波和電磁場得到合理性控制，從而達到控制周邊輻射的效果。實踐中，在針對電子設備結構展開電磁兼容性設計期間，應當充分發揮出電子屏蔽的優勢，結合屏蔽物的投放，促使對電子設備的控制力度增強，避免干擾源對電子設備產生較為明顯的負面影響。

在此過程中，要針對屏蔽組合體之間的電接觸落實科學設計，保障屏蔽組合體之間的電接觸維持在最小水平，應當選取導磁率、導電率較高的屏蔽材料，并在這些材料表面附加高導電率材料，推動其抗干擾性能進一步提升。從應用經驗來看，相關學者結合廣東省廣州市的某次實踐經驗發現，在實驗過程中發現屏蔽罩的存在會影響電磁場屏蔽效果，該實驗的基本結構如圖1 所示。

圖1 屏蔽

與此同時，應當著重維護電磁屏蔽設備設計的合理程度，盡可能縮短電磁屏蔽設備與電子設備之間的距離，以此達到提升顯示屏蔽效果的目標；可以選用封閉式金屬盒電場設置電磁屏蔽板，利用銅等材料作為導體材料。另外，在進行機箱設計期間，必須要選擇更為科學合理的焊接方式，并著重維護焊縫的平滑程度，從而達到獲取更為良好的電磁屏蔽效果的目標。

同時需要注意的是，在采用屏蔽層設計方案之后，在屏蔽層內會出現多種反射，具體反射情況如圖2所示。

3.3 PCB 設計方法

在應用PCB 展開電子設備電磁兼容性設計的過程中，需要著重把握以下3 個方面的內容：①PCB 尺寸的合理性設計，并在此基礎上推動PCB 技能的進一步提升，包括抗噪音能力、抗干擾能力等等，避免尺寸過大或過小問題的發生，確保PCB 設備在電磁兼容性設計中的優勢得到最大程度的發揮。②維護PCB 布局的合理長度，盡可能縮短高頻元件之間的連線長度，同時確保電路內所有功能器件布局位置均具有科學合理性，為信號的正常流通創造更為良好的條件。與此同時，應當針對各個元器件的參數指標落實合理性設定，保證PCB 器件排列的有序性，以此為基礎，促使設備抗干擾能力水平進一步提高。③維護元器件布局的合理程度，要針對電路元器件實施集成化設計，以此為基礎完成PCB 器件布局，體現出對電子設備電磁兼容性的強化。

3.4 電磁濾波方法的應用

電磁濾波會對電磁兼容性產生較大影響，主要由于壓縮信號回路所產生，同時存在頻譜干擾等問題[2]。依托電磁濾波進行使用，可以在一定程度上實現對干擾源發射的預防，同時可以達到規避干擾源頻譜分量對元器件、電路的設備造成不良影響的效果。事實上，電磁波主要利用信號的某些波段頻率完成過濾操作，從而體現出對電磁干擾的有效抑制。基于這樣的情況，在展開電子設備電磁兼容性設計過程中，可以引入電磁濾波方法（圖3）。

圖3 濾波器

在電子設備實際運行的過程中，電路內部普遍生成較為強烈的干擾信號，并且在信號線、電源等途徑的支持下完成大范圍傳播，最終對整個電路的正常工作造成影響。此時，利用電磁濾波的引入，能夠實現對干擾進行科學有效的抑制，驅動電子設備運行安全水平提升。另外，在進行電磁濾波設計過程中，要著重維護其合理性，在當前的實踐中更多使用三端電容、穿心電容等器件，以此體現出對電路特征的完善（圖4）。

圖4 濾波器網絡

與此同時，還要確保濾波器設備與電子設備之間的連接始終保持在有效、暢通狀態，以此促使電磁濾波在電路中能夠長時間維持正常運行狀態，體現出對電子設備電磁兼容性的進一步強化，最終達到維護電力行業穩定性水平的效果。

3.5 電源保護設計

電源在維護電力系統正常運行工作中占據著重要地位，直接關系到整個電力系統運行的質量水平，基于這樣的情況，必須要完善落實電源保護設計。實踐中，需要圍繞壓力保護、過流保護、緩啟動保護等內容完成電源保護設計。目前，存在一些電源的電路板為印刷制成，此時可以利用合理軟度的保險絲完成過流保護，確保在大電流通過期間，電源也能夠實現正常運行，并保證過流的安全性。展開電源保護設計的過程中，需要著重實施對電容的保護設計，以此避免保險絲熔斷后，對其他元器件的運行產生負面影響。在此過程中，可以應用輸入電壓的方式完成電容保護，即在元器件間內輸入電壓，并實時觀察保險絲變化情況，確保其質量水平的維持在理想狀態。與此同時，還要針對元器件落實保護設計，可以將壓敏電阻等構件加設在元器件內，以此實現對配電線路等部分的過壓保護處理，促使地電位與電路之間能夠實現有效銜接，最終達到提升電子設備實際使用性能的效果。

3.6 隔離設計

為有效減少電磁干擾對電子設備正常運行產生的影響和制約，對設備與干擾源之間設置完備的物理隔離措施是一項重要的手段和方式。由于電磁干擾常常通過導線以及干擾源與被干擾設備之間的空間進行傳播，因此增加干擾源與被干擾設備之間的距離，能夠有效降低電磁干擾的嚴重程度，確保電子設備的穩定安全運行。在針對電磁干擾現象進行物理隔離設計的過程當中，技術人員應當遵循因地制宜的設計原則。由于不同環境下電子設備的運行情況存在較大差異，其受到電磁干擾的影響同樣也各有不同，因此應當結合干擾源與被干擾設備之間的空間布局對物理隔離措施進行選擇，從而有效減少電磁干擾對電子設備運行的影響程度，有效延長干擾源與被干擾設備之間的距離，提升設備的抗干擾效果[3]。另外，由于不同電子設備涉及的信號類型存在一定差異，因此設計人員還應當按照模擬信號、數字信號以及設備抗干擾靈敏度的相應需求對電磁干擾物理隔離措施進行全面布置，使其能夠滿足差異化電磁干擾情況的相關需要，提升抵抗電磁干擾的效果，確保電子設備運行正常。

3.7 合理布局

除了物理隔絕措施之外，合理有效的布局同樣也是減少電磁干擾現象的關鍵。在電子設備的運行和工作過程當中，離不開電纜或導線等傳輸裝置，但這些裝置也是電磁干擾的重要傳輸渠道，因此設計人員應當結合電路當中的實際情況，在能夠滿足電子設備正常工作的前提下對電纜、導線等裝置進行合理布局，使其能夠盡可能遠離電磁干擾源產生的影響，使電路整體的抗電磁干擾性能得到質的飛躍。此外，由于電子設備運行功能的要求，輸出端口以及輸入端口同樣也是必不可少的，不僅能夠使用戶實現對電子設備的有效控制，還能進一步強化電子設備的兼容性，但同樣地，輸出輸入端口也是產生電磁干擾現象的重要來源。相關技術人員以及設計人員應當針對電路整體布局進行更加合理有效地優化控制，將設備當中的輸出與輸入端口按照實際需求予以分離，使電磁干擾產生的影響得以降低至最小。在進行布局和隔離的過程當中，電路設計人員還應當考慮到系統整體成本，在保障抗干擾性能的前提下縮減設計成本，使最終的電磁環境與電路系統性能得到全面進步與提高。

4 結語

綜上所述，在電子設備的設計和生產過程當中，需要應用接地技術、屏蔽技術等多種電磁兼容性設計方法，對設備的電磁信號發射功率進行控制，同時也要強化設備的抗干擾能力，以此達到避免復雜電磁環境對設備運行產生不良影響的效果。