电磁兼容课程论文 投稿:杨滵滶

电磁兼容课程论文要求 1内容要求:电磁兼容理论研究或技术应用2字数要求:3000左右3格式要求:3.1 摘要:(200字左右,不要少于180字;摘要的要素有目的、方法、结果和结论);关键词:不少于3个。3.2 正文标题采用3级目录,一般不少于4个部分…

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电磁兼容课程论文要求

1内容要求:电磁兼容理论研究或技术应用

2字数要求:3000左右

3格式要求:

3.1 摘要:(200字左右,不要少于180字;摘要的要素有目的、方法、结果和结论);关键词:不少于3个。

3.2 正文标题采用3级目录,一般不少于4个部分。

3.3参考文献:不少于3篇。请尽量选用最近5年的论文。  请勿COPY公开发表的论文,雷同率不得高于20%,图片不得有明显的粘贴痕迹。

参考文献的著录项目必须齐全,不得缺项。国外著者(作者)的著录格式同中国人一样也是姓前名后,姓不缩写,名可缩写。在著录著者(作者)时,请注意:多于三位作者的才在第三位作者后加“,等”字,不得在第一作者或第二作者后加“等”字,前三位作者应一一列出,作者之间用逗号隔开。每条参考文献的序号请用方括号括起来,即[1]。

① 专著

著者. 书名[M]. 版本. 出版地:出版者,出版年:页次. ② 期刊

作者. 题名[J]. 刊名,出版年,卷号(期号):起止页码. ③ 论文集

编者.论文集名[C].出版地:出版者,出版年:起止页码.

作者.论文题名 [C] // 论文集编者.论文集名. 出版地:出版者,出版年:起止页码.

⑤ 报纸

作者.题名[N].报纸名,年-月-日(版次).

⑥ 专利

专利所有者.专利题名:专利国别,专利号[P].公告日期或公开日期.

⑦ 技术标准

起草责任者.标准代号 标准顺序号—发布年 标准名称.出版地:出版者,出版年(也可略去起草责任者、出版地、出版者和出版年)

标准代号 标准顺序号—发布年, 标准名称[S].

⑧ 学位论文

作者.题名[D].保存地:保存者,年份.

⑨ 报告

作者.文献题名 [R]. 出版地:出版者,出版年.

⑩ 电子文献

(数据库):作者.论文题名[DB/OL]. (公告日期,年-月-日)[下载日期,年-月-日].网址.

(电子公告):作者.论文题名[EB/OL]. (公告日期,年-月-日)[下载日期,年-月-日].网址.

电磁兼容课程论文

题目名称:电子设备结构设计中的电磁屏蔽技术

院系名称:电子信息学院

班 级:信息081

学 号:200800484126

学生姓名:田文哲

指导教师:魏平俊

2011年5月

电子设备结构设计中的电磁屏蔽技术

田文哲

(中原工学院信息081,河南 郑州)

摘 要:信息化发展迅速的今天,电子设备产品广泛应用于人们的生活、工作之中。电子设备的电磁屏蔽显得尤为重要。文中阐述了屏蔽原理及屏蔽效能计算公式,并结合屏蔽设计基本原则,针对电子设备在盖板、孔洞和缝隙的处理等环节容易出现的电磁泄漏,从结构设计角度出发,提出了相应的电磁屏蔽方法。结合各电子设备的特点及各屏蔽技术的特点,选取优越的方法有效地降低电子设备应用中的电磁干扰问题。

关键词:电磁屏蔽;屏蔽效能;结构设计

Electronic equipment structure design of the electromagnetic

shielding techniques

TIAN Wen-zhe

(Zhongyuan university of technology, zhengzhou, henan)

Abstract:With the informatization developing today, electronic equipment products are widely applied in people's life and work. Electronic equipment electromagnetic shielding is particularly important. This paper expounds the shielding principle and shielding effectiveness, and combined with shielding calculation formula for the basic principle, design of electronic equipment, holes and gaps in the cover of processing link prone to electromagnetic leakage, the structure design Angle, and put forward the corresponding electromagnetic shielding method. Combined with the characteristics of various electronic equipment and the technical characteristics, selecting shield the method can effectively reduce superior electronic equipment application of electromagnetic interference problems.

Key words :electromagnetic shielding; Shielding effectiveness; Structure design

1、引言

当今社会,电子产品涉及了计算机、通信、航空航天、铁路交通、电力、军事以至人民生活各个方面。使得电子产品的电磁兼容性问题更加凸显,国际电工委员会标准IEC 对电磁兼容的定义是:系统或设备在所处的电磁环境中能正常工作,同时不对其他系统和设备造成干扰。EMC包括两个方面的要求:一方面是指设备在正常运行过程中对所在的环境产生的电磁干扰不能超过一定的限值;另一方面是指设备对所在环境中存在的电磁干扰具有一定程度的抗扰度。可见这两个方面都涉及了电磁干扰的影响,因此电磁屏蔽正是为了降低或消除电磁干扰而产生的一门技术。如何对电子产品做到有效而简单的电磁屏蔽从而降低电磁辐射,是每个电子产品设计师不懈追求的目标。

2、电磁屏蔽原理

抑制以场的形式造成干扰的有效方法是电磁屏蔽。所谓电磁屏蔽, 就是以某种材料(导电或导磁材料)制成的屏蔽壳体(实体的或非实体的)将需要屏蔽的区域封闭起来, 形成电磁隔离,即其内的电磁场不能越出这一区域,而外来的辐射电磁场不能进入这一区域(或者进出该区域的电磁能量将受到很大的衰减)。电磁屏蔽的作用原理是利用屏蔽体对电磁能流的反射、吸收和引导作用,而这些作用是与屏蔽结构表面上和屏蔽体内感生的电荷、电流与极化现象密切相关的。

3、屏蔽效能

屏蔽体的好坏用屏蔽效能来描述。屏蔽效能表现了屏蔽体对电磁波的衰减程度。由于屏蔽体通常能将电磁波的强度衰减到原来的百分之一至万分之一, 因此通常用分贝(dB)来表述。一般的屏蔽体的屏蔽效能可达40 dB, 军用设备的屏蔽体的屏蔽效能可达60 dB. TEMPEST设备的屏蔽体的屏蔽效能可达80 dB以上。对于电场、 磁场、电磁场等不同的辐射场, 由于屏蔽机理不同, 因此采用的方法也不尽相同。 对于屏蔽作用的评价可以用屏蔽效能来表示:

式中:E0、H0分别为屏蔽前某点的电场强度与磁场强度;ES、HS分别为屏蔽后某

点的电场强度与磁场强度。在工程计算中常采用dB计算, 其表示式为:

对于电路来说, 屏蔽效能可用屏蔽前后电路某点的电压或电流之比来定义, 由于电屏蔽能有效地屏蔽电场耦合, 而磁屏蔽能有效地屏蔽磁场耦合, 对于辐射近场或低频场, 由(3-1)式或(3-2)式给出的SEE和SEH一般是不相等的。而对于辐射远场, 电磁场是统一的整体, E与H比值(波阻抗)为常数, 电磁屏蔽之屏效SEE=SEH。

4、屏蔽设计基本原则

对于电磁波,某些金属材料的屏蔽效能可以达到SE > 100dB。但是实际上,要想屏蔽效能SE > 80dB是很不容易的。这是因为屏蔽效能SE不仅与屏蔽体的结构有关,还与制造屏蔽体所用的材料有关。在屏蔽体的设计中,有两个基本的原则是必需要考虑的

(1)屏蔽体的导电连续性。屏蔽体的导电连续性是指:整个屏蔽体必须是一个完整的、连续的导电体。保证导电连续性从理论上来说是可以实现的,但实际上却并没有那么容易。因为一个屏蔽体如果是完全封闭的,那这个屏蔽体是没有任何实际使用价值的。

(2)不能有直接穿过屏蔽体的导体。即使一个屏蔽机箱采取了再好的屏蔽措施,使得机箱的屏蔽效能非常高,但是一旦有导线直接穿过机箱,其屏蔽效能SE 就会损失99.9%(60dB)以上。但实际机箱上不可能没有导体穿过,总会有电缆穿过,至少有一条电源线电缆存在。对这些穿过屏蔽体的电缆,如果没有很好地进行处理(屏蔽和滤波),它们很有可能大大损坏屏蔽体的屏蔽效能,因此屏蔽设计中的重要内容之一就是如何妥善处理这些穿过屏蔽体的电缆。

5、屏蔽设计 5.1.

为了仪器的维护、测试或校准, 需要一次一次地打开仪器带孔的盖板。对于金属盖板来说, 最常采用的方法是使用导电填料或硅树脂填料。另一方法是指形物支撑, 采用铜铍合金指形支撑物时, 由于它们比较容易损坏, 小心使用非常

必要。 一般来讲, 最好的方法是采用编织导线网或加有金属微粒的硅树脂填料。 如果出入口是临时使用, 那么可以考虑导电填料。当盖板移去时, 需要把已有的导电填料刮除报废, 露出配件干净的接触表面; 当盖板重新盖上时, 再仔细填入新的填料以保证接合的完整性。

5.2.孔洞

因为电缆连接、表头安装及通风散热等一些无法避免的原因,在电子设备的表面上会设计一些孔洞。电子设备内部辐射出的电磁能量通过孔洞泄漏出来,从而使得屏蔽体屏蔽效能大打折扣。这是屏蔽体屏蔽效能下降的重要原因之一。随着孔洞不断增大,屏蔽效能逐渐下降。一般来说,孔洞的尺寸应小于λ / 50,且不得大于λ / 20。

解决此孔洞电磁泄漏的一个重要方法是截止波导。波导是简单的管状金属结构,它在电气上呈现高通滤波器的特性。波导允许截止频率以上的信号通过,而低于截止频率的信号则被阻止或衰减,这与高通滤波器的频率特性相似。利用这个特性,我们可以设计波导的截止频率使干扰信号的频率落在波导的截止区内,这样干扰信号就不能穿过波导。工作在截止区的波导称为截止波导。如图1所示利用截止波导提高屏蔽效能。

(1) 通风口的屏蔽设计。往往为了散热会在电子设备的屏蔽体上开制通风口,这些通风口是电磁泄漏的主要途径,必须采取有效措施控制其泄漏量。孔洞的电磁泄漏量与孔洞的最大尺寸相关,所以为了减小电磁泄漏量,在设计屏蔽机箱的通风口时通常不是直接开一个大孔,而是用具有相同开口面积的多个小孔构成的孔阵来代替。

图1 利用截止波导提高屏蔽效能 图2 哑铃式全封闭体

(2)连接电缆的屏蔽。电子设备内部产生的电磁能量可以通过电子设备的

信号输入、输出接口以及连接电缆而泄露到设备外部,这些地方对整机电磁发射电平的高低影响很大。这里简单介绍一下对于连接电缆的处理方法:

①对电缆导线上的信号进行滤波处理,滤除电缆导线上的干扰。通常采用电源滤波器进行滤波,滤波器应尽量安装在设备的出口/入口处,并尽量做到输入/输出隔离。 解决此问题的方法一般是将屏蔽电缆作为屏蔽体的延伸, 屏蔽体与屏蔽电缆构成如图2所示的哑铃式的全封闭体。但在某些场合, 图2所示的屏蔽方法可能比较难以做到。 这时可以采用在屏蔽体的电缆入口处先将导线中可能存在的电磁骚扰滤除, 但这又有可能导致电缆中的有用信号被滤除。 在实际应用时, 应兼顾这一对矛盾。

②将连接电缆屏蔽起来,这相当于将屏蔽体延伸到了电缆端部。常用的屏蔽电缆有单层编织网电缆、双层编织丝网电缆以及编织丝网和金属箔组合封装电缆。如图2所示一种典型的D 形连接器护套中的屏蔽电缆360°端接。

图3 D 形连接器护套中的屏蔽电缆360°端接

5.3.

屏蔽体上的接缝处由于结合表面不平、清洗不干净、有油污或焊接质量不好、 紧固螺钉之间、 铆钉之间存在空隙等原因会在接缝处造成缝隙。若电磁波垂直入射穿过缝隙, 则它在缝隙的传输特性和自由空间的传输特性是不一样的, 这是因为缝隙形状窄长且较深。当缝长小于1/4波长时, 根据波导理论可以认为, 在平面波作用下, 缝隙中的波阻抗将大于自由空间波阻抗。在缝隙入口处由于波阻抗的突变而引起反射损耗。入射波通过缝隙时会发生反射损耗与传输损耗, 从而产生屏蔽作用, 缝隙中的电磁传播过程既不同于金属整体内部传播, 又不同

于自由空间传播, 因此它会造成带有缝隙的金属屏蔽体的屏蔽效能下降。

当金属屏蔽体缝隙的缝长大约等于三倍金属板的集肤深度时, 缝隙的吸收损耗和金属板的吸收损耗相等, 缝隙基本上不降低屏蔽效能。若缝长大于三倍金属板的集肤深度时, 则缝隙屏蔽效能就会减小, 因此我们可以采用以下几种方法来提高屏蔽效能。

(1) 增加缝隙深度: 盒箱壳体中活动端面的接合处存在着最常见的屏蔽体的缝隙, 缝隙深度往往主要取决于屏蔽体的壁厚。若在连接处加上边, 不但增加接触面, 便于紧固, 而且还增加了缝隙深度, 这使吸收损耗增加, 从而提高总的屏蔽效能。

图4 增加缝隙深度的两种形式

(2) 提高接合面加工精度: 提高接合面的加工精度是减少漏缝的有效方法, 但采用精密加工方法会使成本骤增, 通常采用铸造成型加工、端面磨平加工、 电焊接加工等可以取得较好的效果。

(3) 加装导电衬垫: 一般来说, 用薄板材料以扳金加工制成的屏蔽盒箱, 其接合面很难做到不留缝隙, 因而只有通过在缝隙中加装导电衬垫来提高屏蔽效能。如图5,图6所示为两种导电衬垫安装方式。

图5 导电衬垫沟槽式安装 图6 导电衬垫平面安装

(4) 在接缝处涂导电涂料: 导电涂料流动性好, 容易渗透进入接合表面以

填补缝隙。使用导电涂料, 必须对接缝表面进行清理。

6、结束语

电子设备的电磁屏蔽设计是不可忽视的问题,直接影响到电子设备工作的可靠性。在电子设备的结构设计中需要对设备的电磁屏蔽进行分析,并对各种屏蔽方法进行比较,最终采取合适的屏蔽措施,实现电子设备的最佳屏蔽。

参考文献

[1] 郭银景,吕文红等.电磁兼容原理与应用[M].北京:清华大学出版社,2004 年.

[2] 赵静,许利军.关于电磁屏蔽原理与技术的探讨[J].科协论坛,2011,30(1):92.

[3] 郭颜萍,宋文杰,于宏波.电磁屏蔽技术在电子设备中的应用[J].山东科学,2005,18(5):48-51.

[4] 田泽超,张玲玲.电子设备的电磁屏蔽设计与技术探讨[J].科技信息,2010,(30):348-351.

[5] 杨明东.电磁屏蔽技术在电子设备结构中的应用[J].机械与电子,2010,1(9):72-74.

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