EMC設計中的重要環節:屏蔽設計
發布時間:2019-01-11 責任編輯:xueqi
【導讀】EMC是設備的一種能力,它要求設備在其電磁環境中能正常完成它的功能,又不至於因為環境幹擾而影響其正常工作。產品的 EMC 性能直接關係到產品的工作穩定性、環境適應能力。EMC設計是通信產品設計中不可缺少的重要組成部分。 EMC設計中比較關鍵的一項就是有關設備的屏蔽設計。
屏蔽能有效地抑製通過空間傳播的電磁幹擾。采用屏蔽的目的有兩個:一是限製內部的輻射電磁能越過某一區域;二是防止外來的輻射進入某一區域,現有的屏蔽措施都是基於這兩個目的而施行。
目mu前qian,屏ping蔽bi係xi統tong已yi經jing為wei越yue來lai越yue多duo的de用yong戶hu所suo認ren識shi,它ta在zai電dian磁ci兼jian容rong方fang麵mian的de良liang好hao性xing能neng也ye正zheng在zai為wei越yue來lai越yue多duo的de人ren所suo認ren可ke。屏ping蔽bi係xi統tong具ju有you良liang好hao的de電dian磁ci兼jian容rong性xing,可ke以yi提ti供gong安an全quan、高速、穩定的信息傳輸通道。屏蔽係統擁有一套完整的屏蔽、接地體係,提供最完整、最全麵的電纜、bujianjiduandaoduanquanpingbijiejuefangan,yimanzudangjinwangluoriyitishengdexuqiu。duiyupingbixitongeryan,jiedishizhiguanzhongyaodeguocheng,zhiyouzhengqueyouxiaodijiedicainengtixianchupingbideyouyuexinghejiazhi。
一.屏蔽係統的應用
1.信息安全:提(ti)高(gao)信(xin)息(xi)傳(chuan)輸(shu)的(de)安(an)全(quan)性(xing)保(bao)證(zheng)敏(min)感(gan)數(shu)據(ju)不(bu)外(wai)漏(lou),是(shi)選(xuan)擇(ze)屏(ping)蔽(bi)係(xi)統(tong)最(zui)重(zhong)要(yao)的(de)一(yi)個(ge)原(yuan)因(yin)。隨(sui)著(zhe)網(wang)絡(luo)信(xin)息(xi)化(hua)的(de)普(pu)及(ji),信(xin)息(xi)安(an)全(quan)的(de)重(zhong)要(yao)性(xing)已(yi)經(jing)越(yue)來(lai)越(yue)被(bei)廣(guang)大(da)用(yong)戶(hu)所(suo)重(zhong)視(shi),防(fang)止(zhi)信(xin)息(xi)泄(xie)露(lu)就(jiu)成(cheng)為(wei)一(yi)個(ge)至(zhi)關(guan)重(zhong)要(yao)的(de)問(wen)題(ti)。
2.高速網絡:相對於100M和1000M的de網wang絡luo來lai說shuo高gao速su網wang絡luo由you於yu編bian碼ma更geng複fu雜za等deng原yuan因yin,對dui外wai界jie的de幹gan擾rao更geng加jia敏min感gan,通tong訊xun更geng容rong易yi受shou到dao外wai界jie的de幹gan擾rao。對dui屏ping蔽bi係xi統tong而er言yan,屏ping蔽bi層ceng屏ping蔽bi的de不bu僅jin僅jin是shi外wai界jie電dian磁ci幹gan擾rao,線xian纜lan之zhi間jian的de幹gan擾rao也ye同tong樣yang被bei隔ge離li,屏ping蔽bi布bu線xian係xi統tong對duiANEXT產生的影響具有先天的技術優勢,所以屏蔽係統相對高速的網絡運行更加穩定可靠。
3.特殊的傳輸環境:特殊的安裝環境需要對外界的電磁幹擾加以防護,比如建築物附近有電台、dianshitaidengqiangshepinyuan,huozhezaidaxingdonglizhuangzhifujin,huozheshigezhongdegongyehuanjing。zhexiehuanjingzhongjunyoumingquecunzaidelianxuhuojianduangongzuodeqiangdianciganrao。zaibuxianxitongshishizhiqian,suiranzhexieganraoduiwangluoyunxingdeyingxianghennandingliangfenxi,danshiyongpingbixitongkeyigenghaodibaozhangwangluotongxunzhengchangyunxing。
二.屏弊的設計
1.屏蔽室:能(neng)提(ti)供(gong)電(dian)平(ping)低(di)而(er)穩(wen)定(ding)的(de)環(huan)境(jing),它(ta)為(wei)測(ce)量(liang)精(jing)度(du)的(de)提(ti)高(gao),測(ce)量(liang)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)和(he)重(zhong)複(fu)性(xing)的(de)改(gai)善(shan)帶(dai)來(lai)了(le)較(jiao)大(da)的(de)益(yi)處(chu)。但(dan)是(shi)由(you)於(yu)被(bei)測(ce)設(she)備(bei)在(zai)屏(ping)蔽(bi)室(shi)中(zhong)產(chan)生(sheng)的(de)幹(gan)擾(rao)信(xin)號(hao)通(tong)過(guo)屏(ping)蔽(bi)室(shi)的(de)6個麵產生無規則的漫反射,特別在輻射發射測量和輻射敏感測量中表現更為嚴重導致在屏蔽室裏產生巨大的誤差。
2.混合波室:在(zai)一(yi)個(ge)長(chang)方(fang)體(ti)屏(ping)蔽(bi)室(shi)裏(li)放(fang)置(zhi)一(yi)個(ge)旋(xuan)轉(zhuan)的(de)大(da)的(de)金(jin)屬(shu)反(fan)射(she)體(ti)來(lai)實(shi)現(xian)一(yi)個(ge)均(jun)勻(yun)場(chang)環(huan)境(jing)。所(suo)以(yi)在(zai)涽(涽)波(bo)室(shi)內(nei)某(mou)點(dian)的(de)電(dian)磁(ci)場(chang)是(shi)來(lai)自(zi)各(ge)個(ge)方(fang)向(xiang)反(fan)射(she)波(bo)在(zai)這(zhe)一(yi)點(dian)的(de)矢(shi)量(liang)和(he)。另(ling)外(wai)扇(shan)葉(ye)的(de)旋(xuan)轉(zhuan)改(gai)變(bian)了(le)電(dian)磁(ci)波(bo)抵(di)達(da)這(zhe)一(yi)點(dian)的(de)路(lu)徑(jing)長(chang)度(du)和(he)波(bo)的(de)反(fan)射(she)次(ci)數(shu)。從(cong)統(tong)計(ji)意(yi)義(yi)上(shang)講(jiang),腔(qiang)體(ti)內(nei)的(de)場(chang)將(jiang)不(bu)會(hui)有(you)明(ming)顯(xian)的(de)諧(xie)振(zhen)場(chang)結(jie)構(gou),最(zui)終(zhong)在(zai)腔(qiang)體(ti)的(de)測(ce)試(shi)區(qu)內(nei)得(de)到(dao)統(tong)計(ji)上(shang)均(jun)勻(yun)的(de),認(ren)意(yi)極(ji)化(hua)的(de),各(ge)項(xiang)通(tong)行(xing)的(de)場(chang)環(huan)境(jing)。
3.橫電磁室:由3個部分組成:主體段、過渡段、矩形同軸連接線,橫電磁室將輸入能量轉換為均勻磁場,因而消除了由使用天線可能帶來的長得不均勻性問題。同時GTEM室地隔板與漸變的波導壁在終端都是匹配連接地,因此消除了其他設備所固有的反射和諧振現象。
三.屏蔽的應用
1.機櫃(或屏蔽盒)的屏蔽:
實(shi)際(ji)中(zhong)的(de)電(dian)磁(ci)屏(ping)蔽(bi)體(ti)都(dou)不(bu)是(shi)一(yi)個(ge)全(quan)封(feng)閉(bi)的(de)屏(ping)蔽(bi)體(ti),亦(yi)即(ji)它(ta)在(zai)電(dian)氣(qi)上(shang)不(bu)是(shi)連(lian)續(xu)均(jun)勻(yun)的(de)。在(zai)實(shi)際(ji)的(de)機(ji)箱(xiang)和(he)屏(ping)蔽(bi)盒(he)結(jie)構(gou)設(she)計(ji)中(zhong),通(tong)常(chang)都(dou)有(you)電(dian)源(yuan)線(xian)和(he)控(kong)製(zhi)線(xian)的(de)引(yin)入(ru)和(he)引(yin)出(chu),在(zai)麵(mian)板(ban)部(bu)分(fen)還(hai)有(you)操(cao)作(zuo)鍵(jian)、顯示屏的開孔,後麵板上還有通風孔等等,所以實際機箱在電氣上並不連續,而電氣不連續的機箱會降低其屏蔽效能。 下麵是對機箱設計中的一些基本做法:
(1)結構材料 ① 適用於底板和機殼的材料大多數是良導體,如銅、鋁等,可以屏蔽電場,主要的屏蔽機理是反射而不是吸收; ② 對磁場的屏蔽需用鐵磁材料,如高導磁率合金和鐵。主要的屏蔽機理是吸收而不是反射; ③ 在zai強qiang電dian磁ci場chang環huan境jing中zhong,要yao求qiu材cai料liao能neng屏ping蔽bi電dian場chang和he磁ci場chang兩liang種zhong成cheng分fen,因yin此ci需xu要yao結jie構gou上shang完wan好hao的de鐵tie磁ci材cai料liao。屏ping蔽bi效xiao率lv直zhi接jie受shou材cai料liao厚hou度du以yi及ji搭da接jie和he接jie地di方fang法fa好hao壞huai的de影ying響xiang;④ 對於塑料殼體,是在其內壁噴塗屏蔽層,或在汽塑時摻入金屬纖維。
(2)縫隙:① 在底板和機殼的每一條縫和不連續處要盡可能好地搭接。最壞的電搭接對殼體的屏蔽效能起決定性作用;② 保證接縫處金屬對金屬的接觸,以防電磁能的泄漏和輻射。
(3)穿透和開口:① 要注意由於電纜穿過機殼使整體屏蔽效能降低的程度,典型的未濾波的導線穿過屏蔽體時,屏蔽效能降低 30dB以上。② 電源線進入機殼時,全部應通過濾波器盒。濾波器的輸入端最好能穿出到屏蔽機殼外;若濾波器結構不宜穿出機殼,則應在電源線進入機殼處專為濾波器設置一隔艙。③ 信號線、控製線進入或穿出機殼時,要通過適當的濾波器。具有濾波插針的多芯連接器(插座)適用於這種場合使用。
(4)搭接:① 盡可能用同樣的金屬搭接。保證搭接的直流電阻不大於 2.5 毫歐;② duibutongjinshujinxingdajieyaozhuyigezhongjinshuzaidianhuaxuexuliebiaozhongdexiangduiweizhi。dianweichayaojinkenengxiao,bingyouheshidefangfushicuoshi。dangjibiexiangchajiaoyuandejinshudajieshi,xuzailiangjinshubiaomianjianfangruyigezhongjianjibiedejinshudianquan; ③ 修整搭接表麵,以便得到最大的接觸麵積 ;④ 搭接前清洗所有配接表麵。為防止氧化,在清除了保護層之後就馬上搭接配合表麵; ⑤ 對於永久性搭接應盡可能用熔焊或銅焊錫焊連接所有的接合麵。射頻搭接應優先采用永久性搭接。
2.插箱的屏蔽
當dang插cha箱xiang的de工gong作zuo頻pin率lv較jiao高gao容rong易yi幹gan擾rao其qi他ta插cha箱xiang工gong作zuo時shi,或huo工gong作zuo非fei常chang敏min感gan易yi受shou到dao其qi他ta插cha箱xiang幹gan擾rao時shi,有you必bi要yao考kao慮lv插cha箱xiang的de屏ping蔽bi性xing能neng,插cha箱xiang的de屏ping蔽bi比bi較jiao複fu雜za,一yi般ban可ke采cai用yong以yi下xia方fang式shi:(1)麵板采用金屬麵板,一般使用 U 形麵板;(2)為保證麵板間的良好搭接,最好使用金屬簧片;(3)麵板與機框間最好用金屬簧片或導電襯墊保證搭接;(4)機框的搭接必須良好保證; (5)插箱的上下一般有通風散熱要求,可使用多孔薄板;(6)為及時泄放麵板上的靜電,麵板上最好有一金屬插針,此插針有靜電泄放和定位兩個作用;在機框內對應插針處必須有定位孔和接地簧片配合。
3.電纜的屏蔽:由you於yu電dian磁ci波bo存cun在zai於yu每mei個ge角jiao落luo,所suo以yi稍shao有you疏shu忽hu,就jiu可ke能neng導dao致zhi嚴yan重zhong的de損sun失shi,因yin此ci,對dui於yu各ge物wu件jian的de屏ping蔽bi得de慎shen重zhong規gui劃hua。在zai各ge物wu件jian中zhong,首shou重zhong電dian纜lan之zhi屏ping蔽bi,電dian纜lan的de屏ping蔽bi最zui常chang使shi用yong編bian織zhi的de金jin屬shu網wang,而er影ying響xiang其qi屏ping蔽bi效xiao能neng的de因yin素su包bao括kuo:屏蔽材料及厚度,屏蔽層的終結方法及所使用的接頭,線上的駐波比,電纜本身的長度及方向;此外,就實際上,電纜加屏蔽層後的柔軟度亦應重視。 此外,電纜的屏蔽層應加以絕緣,因為不當的接地會產生雜訊;tongshi,chuletongzhoudianlanzhiwai,pingbicengbuyingshiweixinhaozhihuixian。lingwai,yongyuchuansonggaopinxinhaodedianlanqipingbicengyingliangduanjiedi。chuledianlandejiapingbicengzhiwai,jietouyeyingyibingkaolv;同時,接頭的屏蔽應予以適當的接地,而其屏蔽效能應不低於電纜屏蔽。
四.屏蔽材料的發展方向
(1)高分子導電塗料:
高分子導電塗料是用金屬粉末、碳粉、石墨等導電填料與高分子聚合物如環氧樹脂、聚氨酯、丙bing烯xi酸suan樹shu脂zhi等deng混hun合he後hou,塗tu於yu塑su料liao表biao麵mian製zhi成cheng的de,由you於yu其qi具ju有you易yi在zai複fu雜za形xing狀zhuang表biao麵mian塗tu敷fu,成cheng本ben低di廉lian等deng優you點dian,現xian在zai越yue來lai越yue受shou到dao青qing睞lai。導dao電dian塗tu料liao的de種zhong類lei主zhu要yao有you銀yin係xi、碳係、銅係、鎳係等。銀係的化學性質穩定,導電性能好,屏蔽效果可達65dB以上。
(2)複合型屏蔽材料:
複合屏蔽材料是目前研究比較熱門的一類新型屏蔽材料,由絕緣的合成樹脂、良導電性能材料及添加劑混合加工製成。根據填充材料類型的不同,大致可分為金屬纖維複合材料和非金屬纖維複合材料兩大類。
(3)導電織物:
daodianzhiwujiushizaiyibanfangzhipinbiaomiandushangjinshu,huozhejiangjinshuxianweibianrufangzhipinzhong,shizhijijuyoujinshulianghaodepingbixiaoneng,tongshiyoubushifangzhipinyuanyouderourenxingdengtezheng。qipinzhongzhuyaoyoutanxianweiyuputongxianweihunfangzhiwu、金屬纖維無紡布、普通化纖絡合銅纖維織物等。由於方便、質輕等優點,現在導電織物正成為研究的熱點。
(4)發泡材料:
發泡材料大致包括發泡金屬和發泡塑料兩大類。發泡金屬是金屬和空氣的複合材料,根據其內部氣泡的形態可把發泡金屬分成兩種:氣泡獨立存在的獨立氣泡型和氣泡連續分布的連續氣泡型。許多金屬材料如碳鋼、不鏽鋼、鋁、銅、鉛、鈦、銀、鎳基超合金等都可製成發泡金屬;其中又以發泡鋁技術最為成熟、應用最為廣泛。由於其結構上多孔的特點,使得電磁波在金屬內部的吸收損耗和多次反射,損耗大大增加,因此厚度很薄就可起到很好的屏蔽效果。
五.電磁屏蔽技術中還存在以下困難有待解決
降jiang低di屏ping蔽bi材cai料liao的de厚hou度du,同tong時shi也ye降jiang低di了le材cai料liao的de屏ping蔽bi效xiao能neng,這zhe與yu結jie構gou設she計ji要yao求qiu增zeng加jia強qiang度du和he厚hou度du相xiang矛mao盾dun。阻zu抗kang匹pi配pei也ye是shi屏ping蔽bi吸xi波bo材cai料liao開kai發fa的de難nan點dian,理li想xiang情qing況kuang是shi一yi種zhong材cai料liao的de電dian導dao率lv和he磁ci導dao率lv越yue高gao越yue好hao,然ran而er對dui於yu單dan組zu分fen材cai料liao很hen難nan同tong時shi具ju備bei較jiao高gao的de介jie電dian常chang數shu和he磁ci導dao率lv:dipincichangpingbirengranshidiancipingbizhongdenandian,muqianchangyongdefangfashicaiyongduozhongpingbiheyuanlichangyuan,dangengyouxiaodecuoshihaixujinyibuyanjiu。fuhepingbicailiaohejiegouyouyuqishejigongnengshangdexianzhi,gongyichengxingnandujiaoda。
六.總之屏蔽設計是 EMC 設計中相當重要的一環,屏蔽措施的好壞直接關係到整個係統的 EMC 效果。但由於電磁波無處不在,所以屏蔽也是一個多樣、複(fu)雜(za)和(he)充(chong)滿(man)變(bian)化(hua)的(de)問(wen)題(ti),隻(zhi)有(you)在(zai)在(zai)每(mei)個(ge)可(ke)能(neng)受(shou)到(dao)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)的(de)地(di)方(fang)都(dou)多(duo)加(jia)注(zhu)意(yi),從(cong)細(xi)微(wei)之(zhi)處(chu)抓(zhua)起(qi),才(cai)能(neng)達(da)到(dao)較(jiao)好(hao)的(de)屏(ping)蔽(bi)效(xiao)果(guo)。所(suo)以(yi)作(zuo)為(wei)一(yi)名(ming)當(dang)代(dai)大(da)學(xue)生(sheng),我(wo)們(men)應(ying)當(dang)好(hao)好(hao)學(xue)習(xi),掌(zhang)握(wo)豐(feng)富(fu)的(de)文(wen)化(hua)知(zhi)識(shi)和(he)總(zong)結(jie)實(shi)踐(jian)經(jing)驗(yan),為(wei)其(qi)屏(ping)蔽(bi)技(ji)術(shu)的(de)發(fa)展(zhan)做(zuo)出(chu)一(yi)點(dian)貢(gong)獻(xian)。
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