電磁屏蔽技術(shù)在電子產(chǎn)品中的應(yīng)用

于越

摘要

隨著電子科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電子產(chǎn)品在功能不斷豐富的同時(shí)，其價(jià)格也明顯降低，在日常生活中得到了較為廣泛的應(yīng)用，為人們的生活帶來(lái)了極大的便利。然而，電子產(chǎn)品的集中使用，在一定程度上導(dǎo)致了電磁干擾現(xiàn)象，在影響電子產(chǎn)品的正常使用的同時(shí)，也對(duì)電子產(chǎn)品內(nèi)部元器件造成了損害。本文以電磁屏蔽技術(shù)在電子產(chǎn)品中的應(yīng)用為研究?jī)?nèi)容，從多個(gè)方面對(duì)電磁屏蔽技術(shù)進(jìn)行分析，達(dá)到較好的屏蔽效果。

【關(guān)鍵詞】電磁屏蔽 電子產(chǎn)品 電磁干擾

在高中階段的電磁學(xué)中，關(guān)于電場(chǎng)和磁場(chǎng)之間的關(guān)系有著初步的了解，在實(shí)際生活中，電和磁之間存在互生關(guān)系，有電才有磁，有磁才有電。然而，在日常使用的電子產(chǎn)品中，由于電磁干擾的存在，影響了其正常使用，為此，研究人員提出了包括電場(chǎng)屏蔽、磁場(chǎng)屏蔽、電磁波屏蔽等多種形式的屏蔽內(nèi)容。

1 電磁屏蔽體的選擇

針對(duì)三種不同的電磁屏蔽技術(shù)，對(duì)應(yīng)的電磁屏蔽體的選擇也存在較大差異，屏蔽體的選擇，將直接關(guān)系到最終電磁屏蔽效果。

1.1 電場(chǎng)屏蔽

所謂電場(chǎng)屏蔽，是對(duì)電路中電氣元器件之間形成的電容耦合干擾進(jìn)行屏蔽，利用分布電容與靜電荷凝聚之間的等比變化關(guān)系提高電場(chǎng)屏蔽效果。因此，采用電場(chǎng)屏蔽手段的屏蔽體需要具有良好的導(dǎo)電性，對(duì)其材料的厚度并無(wú)特殊要求，在滿足強(qiáng)度要求的基礎(chǔ)上，屏蔽體為全封閉結(jié)構(gòu)的效果最好。然而，在實(shí)際產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中，并不能夠做到完全意義上的全封閉，為提高屏蔽效果，則需要對(duì)縫隙、開(kāi)孔處進(jìn)行濾波處理，減少屏蔽體內(nèi)的磁通量。

1.2 磁場(chǎng)屏蔽

與電場(chǎng)屏蔽不同，磁場(chǎng)屏蔽的主要目的是為了降低磁場(chǎng)耦合對(duì)電子設(shè)備的影響，在技術(shù)手段上則是利用高導(dǎo)磁率材料的吸磁率或反射率，所以，在選擇磁場(chǎng)屏蔽體的過(guò)程中，對(duì)屏蔽提的材料厚度有著一定要求，并且，所用材料應(yīng)當(dāng)為良導(dǎo)體。例如，在對(duì)低頻磁信號(hào)的處理過(guò)程中，可增加導(dǎo)磁率較高材料制作的磁屏蔽體的厚度，由于導(dǎo)磁率較高的材料其導(dǎo)電能力普遍偏低，也就無(wú)法形成有效的電磁干擾。

1.3 電磁波屏蔽

在生活中，電磁波屏蔽的實(shí)際使用范圍較廣，在磁場(chǎng)的作用下，利用磁屏蔽體的高導(dǎo)磁率特性，使其在磁屏蔽提表面發(fā)生“趨膚效應(yīng)”，電磁波無(wú)法形成有效的空間穿透。一般來(lái)說(shuō)，電磁波屏蔽體多以鋁、銀、鋼等為材料，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，主要采用板狀、桶狀、柱狀等結(jié)構(gòu)類型，設(shè)計(jì)人員可根據(jù)使用環(huán)境的需要，調(diào)整屏蔽體的形狀。

2 電磁屏蔽體的完整性設(shè)計(jì)

在理論情況下，電磁屏蔽能夠做到完全屏蔽，然而，在實(shí)際生活中，電磁屏蔽的效果卻有著明顯的差異。在此情況下，為實(shí)現(xiàn)較為有效的屏蔽效果，則需要對(duì)屏蔽體所設(shè)計(jì)的外部連接孔縫進(jìn)行處理、抑制。

電子產(chǎn)品連接孔縫的存在影響了磁屏蔽體的連續(xù)導(dǎo)電性，以至于磁屏蔽體各處的電勢(shì)存在差別，導(dǎo)致其表面感應(yīng)電荷無(wú)法與外部接地產(chǎn)生電荷搬移。對(duì)于低頻磁場(chǎng)干擾信號(hào)來(lái)說(shuō)，屏蔽體孔縫的存在將導(dǎo)致磁力線方向上的磁阻大大降低，避免了磁阻增加了屏蔽對(duì)磁場(chǎng)的分流作用。由于屏蔽提屬于電磁波的良導(dǎo)體，所以，孔縫對(duì)于電磁屏蔽體應(yīng)渦流的形成也產(chǎn)生了一定的阻礙作用，為電磁波通過(guò)孔縫進(jìn)入屏蔽體內(nèi)部提供了機(jī)會(huì)。

為此，在孔縫設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)注意孔縫的設(shè)計(jì)形式與方向，使電磁干擾信號(hào)能夠在屏蔽體內(nèi)部實(shí)現(xiàn)空間上的均勻分布。根據(jù)電磁波波長(zhǎng)與孔縫尺寸的關(guān)系來(lái)看，電磁干擾信號(hào)波長(zhǎng)相對(duì)穩(wěn)定，當(dāng)孔縫尺寸低于電磁干擾信號(hào)波長(zhǎng)1/20時(shí)，其干擾效果幾乎可以忽略不計(jì)。

3 常見(jiàn)的電磁屏蔽材料

在生活中，為實(shí)現(xiàn)電子產(chǎn)品免受電磁干擾的影響，人們?cè)O(shè)計(jì)出了多種形式的電磁屏蔽材料，并且，根據(jù)具體環(huán)境中電磁干擾的實(shí)際情況，所選擇的電磁屏蔽材料也存在較大差異。其中，最為常見(jiàn)的電磁屏蔽材料包括金屬絲網(wǎng)、波導(dǎo)通風(fēng)板、導(dǎo)電布等。以上磁屏蔽材料不僅可以用于電子產(chǎn)品中，還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電磁信號(hào)干擾源的控制。

3.1 金屬絲網(wǎng)

選擇電的良導(dǎo)體金屬制成的金屬絲進(jìn)行繞制，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)封閉的情況下，能夠?qū)﹄姶鸥蓴_形成一定的抵抗能力。一般情況下，為適應(yīng)較為復(fù)雜的電磁環(huán)境，在金屬絲網(wǎng)繞制過(guò)程中，絲網(wǎng)密度則是越大越好，對(duì)電磁干擾的屏蔽效果也越好。在金屬絲網(wǎng)的基礎(chǔ)上，研究人員將這一技術(shù)應(yīng)用在玻璃制作中，通過(guò)將金屬絲網(wǎng)融入玻璃，完成了具備抗電磁干擾的屏蔽玻璃的設(shè)計(jì)與制作。例如，在某些工業(yè)計(jì)算機(jī)的液晶顯示屏上中，會(huì)看到平面蜂窩狀的結(jié)構(gòu)，這就是屏蔽玻璃，平面蜂窩狀結(jié)構(gòu)就是金屬絲網(wǎng)，這一設(shè)計(jì)能夠組織電磁干擾信號(hào)對(duì)顯示屏及其內(nèi)部電子元器件產(chǎn)生影響。

3.2 波導(dǎo)通風(fēng)板

利用截止波的原理，在波導(dǎo)通風(fēng)板的設(shè)計(jì)過(guò)程中，利用蜂窩狀結(jié)構(gòu)對(duì)電磁信號(hào)的屏蔽效果，使電磁干擾信號(hào)無(wú)法進(jìn)入屏蔽體內(nèi)。然而，由于通風(fēng)板的使用對(duì)空間具有一定要求，常見(jiàn)電子產(chǎn)品并不適用于這種電磁屏蔽材料。

對(duì)于波導(dǎo)通風(fēng)板的磁屏蔽設(shè)計(jì)，是在源頭上對(duì)電磁干擾信號(hào)進(jìn)行有效屏蔽的一種方式，根據(jù)蜂窩狀通風(fēng)板內(nèi)部孔徑的合理設(shè)置，能夠?qū)﹄姶挪ㄐ盘?hào)進(jìn)行區(qū)別對(duì)待，正常電磁波信號(hào)能夠順利經(jīng)過(guò)通風(fēng)板對(duì)外輻射能量，電磁干擾信號(hào)則無(wú)法通過(guò)通風(fēng)板。

3.3 導(dǎo)電布

與金屬絲網(wǎng)相類似，導(dǎo)電布是以纖維布為基礎(chǔ)材料，經(jīng)過(guò)特殊處理后覆以電鍍金屬網(wǎng)狀材料而形成的一種多導(dǎo)電纖維布，在實(shí)際使用中，可根據(jù)外觀進(jìn)行區(qū)分，且導(dǎo)電布的重量較普通纖維布偏大。

導(dǎo)電纖維布多適用于以反射為主的屏蔽場(chǎng)合，利用導(dǎo)電纖維布的可折疊特性，實(shí)現(xiàn)電磁干擾信號(hào)的多次反射，使其能量在連續(xù)反射過(guò)程中不斷被消耗，為提高電磁消耗效果，導(dǎo)電纖維布應(yīng)選擇導(dǎo)電率較高的材料制作，有效抑制磁飽和現(xiàn)象的發(fā)生。

4 總結(jié)

電子產(chǎn)品對(duì)電磁環(huán)境要素的較為敏感，在電磁屏蔽設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要結(jié)合電子產(chǎn)品的實(shí)際使用情況選擇與之相適應(yīng)的電磁屏蔽技術(shù)，在單一電磁屏蔽技術(shù)的基礎(chǔ)上，利用復(fù)合電磁屏蔽方法提高屏蔽效果。并且，為有效解決電磁干擾問(wèn)題，則需要從電磁干擾信號(hào)的特征加以分析，從源頭對(duì)其進(jìn)行抑制，為電子產(chǎn)品的使用提供較為純凈的電磁空間環(huán)境。

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