對新時(shí)期電子設(shè)備機(jī)箱電磁屏蔽分析和設(shè)計(jì)

摘要：隨著電子設(shè)備更新速度的增快，高新科技不斷推動(dòng)電子設(shè)備功能的提升，電子設(shè)備已經(jīng)成為了當(dāng)前生活的必備品。電子設(shè)備的增多帶來了新的問題——電磁干擾，也就是不同電子設(shè)備之間的自發(fā)電磁感應(yīng)會(huì)引起其他設(shè)備的運(yùn)行性能，嚴(yán)重的甚至?xí)斐稍O(shè)備損害，尤其是在工業(yè)生產(chǎn)過程中，各類電子設(shè)備之間的電磁干擾甚至?xí)蔀閲?yán)重的事故隱患。為了提高各電子設(shè)備間的兼容性，降低電磁干擾的影響，必須尋找更好的電子設(shè)備電磁屏蔽方式，而設(shè)備機(jī)箱的優(yōu)異電磁屏蔽效果使得其成為了電子設(shè)備屏蔽電磁干擾的主要方式。本文通過對電子設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾的原因和特點(diǎn)、電磁屏蔽的理論、機(jī)箱電磁屏蔽的缺陷和對策等方面入手，詳細(xì)闡述新時(shí)期電子設(shè)備機(jī)箱電磁屏蔽的相關(guān)理論和應(yīng)用實(shí)際。

關(guān)鍵詞：電子設(shè)備，機(jī)箱電磁屏蔽，缺陷，對策，分析

引言：

當(dāng)前機(jī)箱的電磁屏蔽功能設(shè)計(jì)已經(jīng)成為各類電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)的必要環(huán)節(jié)，且機(jī)箱的電磁屏蔽功能比電路本身更優(yōu)秀，因此目前針對電子設(shè)備機(jī)箱本身的電磁屏蔽功能設(shè)計(jì)越來越受到重視，并衍生出了相應(yīng)的研究領(lǐng)域和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。而由于電子設(shè)備機(jī)箱與設(shè)備之間的非關(guān)聯(lián)性，導(dǎo)致其很難發(fā)揮出足夠的電磁屏蔽效果，因此設(shè)計(jì)者開始探究將外部機(jī)箱與電子設(shè)備本身相關(guān)聯(lián)的方式，來提高電磁屏蔽效果，提升設(shè)備運(yùn)行質(zhì)量。

1. 電磁干擾概述

1.1. 電磁干擾原因及特點(diǎn)

電磁干擾主要由設(shè)備本身產(chǎn)生和外界干擾兩種，設(shè)備本身的電磁干擾主要是由于設(shè)備啟動(dòng)時(shí)的瞬時(shí)強(qiáng)電磁感應(yīng)在設(shè)備周圍產(chǎn)生的干擾，往往會(huì)引起設(shè)備的使用壽命降低、設(shè)備精度降低等故障；外部電磁干擾主要是由于其他電子設(shè)備運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的電磁通過機(jī)箱縫隙和設(shè)備外接線路傳導(dǎo)至設(shè)備電路，進(jìn)而對設(shè)備運(yùn)行產(chǎn)生干擾。而外部干擾對電子設(shè)備的危害遠(yuǎn)大于自身電磁干擾，因此降低外部干擾是提高設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性的主要方式。

1.2. 電磁屏蔽概述

電磁屏蔽就是以金屬隔離的原理來控制電磁干擾由一個(gè)區(qū)域向另一區(qū)域感應(yīng)和輻射傳播的方法。目前的各種電子設(shè)備，尤其是軍用電子設(shè)備，通常都有金屬殼體（機(jī)箱或機(jī)柜） ，它除了機(jī)械支撐和保護(hù)作用外，還兼有電磁屏蔽的功能，這包括兩方面的問題：其一，設(shè)備的對外電磁輻射會(huì)污染電磁環(huán)境，影響其它設(shè)備的正常工作；有的設(shè)備還會(huì)造成信息泄露等。其二，設(shè)備在外界電磁干擾的影響下，會(huì)引起工作紊亂，甚至損壞設(shè)備。因此，機(jī)箱對電子產(chǎn)品電磁兼容性能的影響已引起人們的普遍重視。

電磁屏蔽一般分為兩種類型：一類是靜電屏蔽，主要用于防止靜電場和恒定磁場的影響，另一類是電磁屏蔽，主要用于防止交變電場、交變磁場以及交變電磁場的影響。

靜電屏蔽應(yīng)具有兩個(gè)基本要點(diǎn)，即完善的屏蔽體和良好的接地。電磁屏蔽不但要求有良好的接地，而且要求屏蔽體具有良好的導(dǎo)電連續(xù)性，對屏蔽體的導(dǎo)電性要求要比靜電屏蔽高得多。

2. 機(jī)箱電磁屏蔽缺陷及對策分析

2.1. 機(jī)箱電磁屏蔽缺陷

機(jī)箱電磁屏蔽的效果會(huì)受到機(jī)箱設(shè)計(jì)、機(jī)箱工藝和機(jī)箱材料等因素的影響，常見的機(jī)箱屏蔽結(jié)構(gòu)主要是由金屬構(gòu)成，大約能夠提供至少100db的屏蔽效果。機(jī)箱電磁屏蔽的要點(diǎn)有兩個(gè)，一個(gè)是要確保機(jī)箱的導(dǎo)電性能連續(xù)，也就是首先機(jī)箱本身是完整的導(dǎo)電體，不存在電流運(yùn)行死角，其次要確保機(jī)箱的接地，確保電流的運(yùn)行存在回路；另一個(gè)就是要避免帶電替穿過機(jī)箱。在電子設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行環(huán)境中，以上兩者受工藝和技術(shù)的限制，都難以理想的實(shí)現(xiàn)。電子設(shè)備的運(yùn)行必須有電源的接入，這些電源接口就成了電磁外溢的主要途徑，因此如何降低線路接口位置的電磁傳到，就成了影響機(jī)箱電磁屏蔽整體功效的關(guān)鍵。目前針對機(jī)箱電磁屏蔽功效提升的研究也主要集中在線路穿過位置的空隙處理上，并取得了一定的成效。

2.2. 機(jī)箱電磁屏蔽缺陷對策分析

除了使孔洞的尺寸遠(yuǎn)小于電磁波的波長， 用輻射源盡量遠(yuǎn)離孔洞等方法減小孔洞泄漏以外， 增加孔洞的深度也可以減小孔洞的泄漏， 這就是截止波導(dǎo)的原理。

另外， 通風(fēng)口可使用穿孔金屬板， 只要孔的直徑足夠小， 就能夠達(dá)到所要求的屏蔽效能。當(dāng)對通風(fēng)量的要求高時(shí)， 必須使用截止波導(dǎo)通風(fēng)板（ 蜂窩板） ， 否則不能兼顧屏蔽和通風(fēng)量的要求。如果對屏蔽要求不高，并且環(huán)境條件較好， 可以使用鋁箔制成的蜂窩板。這種產(chǎn)品的價(jià)格低， 但強(qiáng)度差， 容易損壞。如果對屏蔽的要求高， 或環(huán)境惡劣（ 如軍用環(huán)境） ， 則要使用銅制或鋼制蜂窩板， 這種產(chǎn)品各方面性能優(yōu)越， 但價(jià)格高昂。

一般情況下， 屏蔽機(jī)箱上不同部分的結(jié)合處不可能完全接觸， 只能在某些點(diǎn)接觸， 這構(gòu)成了一個(gè)孔洞陣列?？p隙是造成機(jī)箱屏蔽效能降級的主要原因之一。在實(shí)際工程中， 常常用縫隙的阻抗來衡量縫隙的屏蔽效能?？p隙的阻抗越小， 則電磁泄露越小， 屏蔽效能越高。

因此可以通過以下方式來降低縫隙的電磁泄露：

首先，可以通過增加導(dǎo)電的焊接接觸點(diǎn)來降低縫隙的尺寸，同時(shí)使用機(jī)械車床來進(jìn)行電子設(shè)備機(jī)箱表面的拋光，從而提高螺絲、鉚釘?shù)染o固件的密實(shí)度；

其次，可以在設(shè)備的搭接位置預(yù)留更多的金屬板，從而增加焊接后的密封性能，降低電磁逸出的可能性，提高電磁屏蔽性能。

最后，可以采用先進(jìn)的材料增加電子設(shè)備機(jī)箱的電磁屏蔽性能，如選用合適的電磁密封墊，這是一種能夠用于設(shè)備焊接縫隙處填充的導(dǎo)電物質(zhì)，在使用后能夠產(chǎn)生灌裝液體密封墊處防水溢出的效果，從而有效的阻擋電磁干擾。

3.結(jié)語：當(dāng)前的電子設(shè)備機(jī)箱電磁屏蔽理論和應(yīng)用實(shí)際都已經(jīng)取得了巨大的研究成果，并為提高電子設(shè)備的兼容性提供了可靠的保證，極大的降低了工業(yè)生產(chǎn)過程中電子設(shè)備之間的電磁干擾影響。然而應(yīng)該看到，雖然目前提升電子設(shè)備機(jī)箱電磁屏蔽功效的措施有多種，卻不能從根本上去除電磁干擾，因此并不能單純的依靠機(jī)箱的電磁屏蔽功能來提高設(shè)備兼容性，有必要對電子設(shè)備本身與機(jī)箱之間的聯(lián)合降磁方式進(jìn)行研究，探索更為行之有效的電子設(shè)備電磁屏蔽方式。

參考文獻(xiàn)：

[1] 吳賢，杜平安，聶寶林，毛湘宇. 帶縫隙腔體電磁屏蔽特性的數(shù)值模擬研究[J]. 工程設(shè)計(jì)學(xué)報(bào). 2011（03）

[2] 石崢，杜平安，劉建濤. 縫隙結(jié)構(gòu)電磁屏蔽特性數(shù)值仿真建模方法研究[J]. 系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào). 2009（24）

作者簡介：

張煒 （1986.02--） 性別：女 籍貫：江西省南昌市 學(xué)歷：專科 主要研究方向：電子設(shè)備機(jī)箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 現(xiàn)有職稱：助理工程師。