电磁屏蔽结构设计实用技术

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1、4.1 电磁干扰和电磁兼容电磁干扰和电磁兼容 4.2 机箱、机柜的电磁屏蔽机箱、机柜的电磁屏蔽 4.3 机箱、机柜的接地机箱、机柜的接地 4.4 机箱、机柜的搭接机箱、机柜的搭接 4.5 布局、布线和接插布局、布线和接插电磁屏蔽结构设计实用技术电磁屏蔽结构设计实用技术电磁干扰和电磁兼容电磁干扰和电磁兼容电磁兼容（EMC）概述 设备或分系统在电磁环境中能正常工作。 不对该环境中的其它设备构成不能承受的电磁骚扰。、分系统、分系统或系统发生电磁危害，或系统发生电磁危害， 是继水质、大气、噪声污染后的第四大污染。 设备应满足GJB151A、GJB152A、GJB1389A对系统、分系统或设备的电磁兼容

2、考核要求。 设备结构应满足IEC615873机柜、机架和插箱的电磁屏蔽性能试验要求。降低或失效，即称为电磁骚扰源。然或电能装置所发射的电磁能量，降低或失效，即称为电磁骚扰源。然或电能装置所发射的电磁能量，能使共享同一环境的人或其它生物受到伤害，或使其它设备、分能使共享同一环境的人或其它生物受到伤害，或使其它设备、分系统或系统发生电磁危害，导致性能降低或失效，即称系统或系统发生电磁危害，导致性能降低或失效，即称 电磁干扰三要素骚扰源耦合途径敏感设备电磁兼容设计的依据电磁兼容设计的依据电磁兼容设计电磁兼容设计 抑制抑制切断切断防护防护图图41 电磁干扰三要素电磁干扰三要素电磁干扰和电磁兼容电磁干扰

3、和电磁兼容电磁干扰的传播 传导干扰：传导是骚扰源与敏感设备之间的主要骚扰耦合途径之一。 传导骚扰可以通过电源线、信号线、互连线等导线,以及屏蔽体、接地导体等导体进行传播。 解决传导耦合的办法是在骚扰进入敏感电路之前用滤波方法从导线或导体上除去骚扰。 辐射干扰： 通过空间传播的电磁骚扰。电源电路、输入/输出信号电路、控制电路、外壳流过高频电流等导线在一定条件下都可构成辐射天线。靠近的骚扰源的线缆干扰，基本属近区感应耦合。 感应场区可分为电容耦合和电感耦合两种状态。 电磁干扰和电磁兼容电磁干扰和电磁兼容电子设备电磁兼容性设计的技术要点 优化信号设计：优化信号波形，减小有用信号的最小占有带宽，以减小

4、干扰。 完善线路设计：设计自身发射小、抗扰能力强的电路。 屏蔽：用屏蔽体将干扰源包封，防止电磁场外泄布局（主动屏蔽）；或用屏蔽体将感受器包封，以免受外界电磁场的影响（被动屏蔽）。 接地与搭接：不管是否与大地有实际连接，只要为电源和信号电流提供了回路和基准电位，就通称为接地。 滤波：抑制传导干扰。借助抑制元件，将有用信号频谱以外不希望通过的能量加以抑制。 合理布局：使设备内部相互干扰减至最小，而费用增加不多。电机电机电器电器芯片芯片SMD印制板印制板电缆电缆互连线互连线连接器连接器建筑建筑室内室内机箱机箱信号地信号地电源地电源地搭接搭接材料材料厚度厚度机箱机箱衬垫衬垫通风板通风板显示窗显示窗屏蔽

5、室屏蔽室输入输入/输出输出电源线电源线信号线信号线反射式反射式吸收式吸收式铁氧体元器件铁氧体元器件电磁兼容设计电磁兼容设计有源器件有源器件布线布线接地接地屏蔽屏蔽滤波滤波图图42系统内电磁兼容设计系统内电磁兼容设计4.2 机箱、机柜的机箱、机柜的电磁屏蔽电磁屏蔽 4.2.1 缝隙屏蔽缝隙屏蔽 4.2.2 孔洞屏蔽孔洞屏蔽 4.3.3 屏蔽材料及其安装屏蔽材料及其安装 4.4.4 屏蔽结构方案案例屏蔽结构方案案例机箱、机柜的电磁屏蔽机箱、机柜的电磁屏蔽概述 屏蔽技术用来抑制电磁骚扰沿空间的传播，即切断辐射骚扰的耦合途径。电磁骚扰沿空间的传播是以电磁波的方式进行的，可分为近场区和远场区。机箱、机柜

6、屏蔽方案的选择 机柜屏蔽：屏蔽体上缝隙开口比较多，成本比较高，且屏蔽效能不可能做得很高。 插箱屏蔽：可采用连接器直接出线，屏蔽电缆的进出口。机箱、机柜的电磁屏蔽机箱、机柜的电磁屏蔽通风口显示窗键盘指示灯电缆插座调节旋钮机箱、机柜屏蔽体上的电磁泄漏源（图机箱、机柜屏蔽体上的电磁泄漏源（图43） 实际机箱上有许多泄漏源：不同部分结合处的缝隙通风口、显示窗、按键、指示灯、电缆线、电源线等电源线缝隙机箱、机柜的电磁屏蔽机箱、机柜的电磁屏蔽屏蔽设计原则屏蔽设计原则 孔缝尺寸接近半波长的整数倍时，电磁泄漏最大，高频时特别应做好孔、缝屏蔽，要求缝长或孔径小于 : /（10100）。 壳体屏蔽效能指标。应据所

7、处电磁环境工作频率范围区别对待。其期望值为： 10kHz 低频磁场屏蔽效能 30dB 10kHz 10GHz 电磁屏蔽效能 60dB 屏蔽要求高的单元，如功率发射部件、敏感接收部件，应在壳体内部采用第二层屏蔽措施。 插箱内印制板组件间的近场耦合较强，宜用双面地网式接地印制板作屏蔽及导热板。机箱、机柜的电磁屏蔽机箱、机柜的电磁屏蔽机箱、机柜等屏蔽体屏蔽效能的期望值 结构设计中的所谓30dB和70dB准则： 屏蔽体要提供30dB是比较容易的。 当发射源的发射电平与设备的敏感度门限之差小于30dB，设计初期可不考虑专门的屏蔽措施。 当发射源的发射电平与设备的敏感度门限超过70dB时，必需有周密的结构

8、设计、严格的工艺保障、完善的滤波和接地系统。 高屏蔽效能要求，导致高成本；随时间的推延，屏蔽效能会劣化。 在方案阶段就对设计电平及结构布局作出调整，而不是单纯强调提供屏蔽体的屏蔽效能。机箱、机柜的电磁屏蔽机箱、机柜的电磁屏蔽 目前广为应用的各种屏蔽辅助材料，如导电衬垫、屏蔽网板、屏蔽玻璃、屏蔽电缆、射频接插件等的屏蔽效能，一般在6070dB，甚至更低。 低频磁场屏蔽效能难以做得很好，例如，双层钢板磁屏蔽，在50Hz时大约只能有20dB30dB。双重屏蔽：可提高设备的性/价比和抗腐蚀性。 如单层机壳达不到屏蔽要求，可在壳内再对高电平单元或低电平单元，机箱第二重屏蔽。 第二重屏蔽体内电路的工作，可

9、以通过外面的低频（或直流）信号控制，或通过键盘、轨迹球等深度实施控制。机箱、机柜的电磁屏蔽机箱、机柜的电磁屏蔽缝隙屏蔽设计要求 拼装式屏蔽壳体尽可能采取无缝隙结构或焊接结构，不用或少用可拆卸式压接缝及开启式的活动缝。 缝隙接触表面应有良好导电性，机体金属应裸露或作导电涂覆，涂覆后电阻应在豪欧级。 对可拆卸式压接缝，须在接缝处填入射频导电衬垫，采用有效结构措施，确保缝隙电接触的连续性。 活动式缝隙优选具有机箱限位功能的挤压式导电衬垫；对门侧的铰链应机箱搭接。机箱、机柜的电磁屏蔽机箱、机柜的电磁屏蔽壳体接缝的屏蔽壳体接缝的屏蔽 金属体直接接触的缝隙：采用紧固点（螺钉、铆钉、点焊）连接。工艺简单、成

10、本低。是首选。 紧固点间的最大间距：间距大于/4，就会有缝隙泄漏。减小间距有助于提高屏蔽效能。 加大缝隙深度：将搭接边的宽度加大到厚度的10倍。单排紧固时缝隙深度30mm，屏蔽效能差别就不明显；一般，缝隙宽度可取1525mm。 可用迷宫式或嵌入式结构，增加缝隙深度。 提高连接件的刚性、接触面表面的平面度和螺钉的压紧力，可提高连接接触，减少缝隙泄漏。 采用双排紧固，宜将两排紧固点错开分布。机箱、机柜的电磁屏蔽机箱、机柜的电磁屏蔽 通过导电衬垫接触的缝隙：对可拆卸式或活动接缝，或受条件限制不允许有太多紧固点时，可在缝隙处安装屏蔽材料。 影响屏蔽效能的因素：电磁波特性；零件与屏蔽材料间的接触阻抗；屏

11、蔽材料的电导率。 接触阻抗越小，屏蔽效能越高。应选用导电性良好的屏蔽材料、采用合适的安装形式，对屏蔽材料施加足够的压缩量，以获得屏蔽材料与零件之间较低的接触阻抗。 导电衬垫的选用要综合考虑：屏蔽、防腐蚀、可维修性等要求。机箱、机柜的电磁屏蔽机箱、机柜的电磁屏蔽电磁密封衬垫缝隙图图 44 缝隙屏蔽缝隙屏蔽机箱、机柜的电磁屏蔽机箱、机柜的电磁屏蔽 图45 导电衬垫的安装：机箱、机柜的电磁屏蔽机箱、机柜的电磁屏蔽箱柜常用屏蔽材料箱柜常用屏蔽材料 导电布（化纤镀金属导电布）：有半（椭）圆形、腰圆形、矩形、方形、C形等。C形常用于机柜门、插箱门等需要较大压缩量的屏蔽场合。 可压缩的编织金属丝网衬垫(带橡