通信設(shè)備電磁兼容的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計方法

梁健

摘? ?要：文章從內(nèi)部因素和外部因素兩個方向入手，分析了通信設(shè)備電磁干擾的主要因素，在此基礎(chǔ)上分析通信設(shè)備電磁兼容的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本內(nèi)容和原則，針對基本內(nèi)容和原則進行機械結(jié)構(gòu)設(shè)計，并通過仿真解析設(shè)計結(jié)果。

關(guān)鍵詞：通信設(shè)備;電磁兼容;機械結(jié)構(gòu)設(shè)計;仿真

1? ? 通信設(shè)備電磁干擾因素分析

1.1? 內(nèi)部因素

1.1.1? 電氣操作

通信設(shè)備運行中，要想保證其功能實現(xiàn)，以開關(guān)操作的電氣操作必不可少，在進行電磁操作的過程均會產(chǎn)生電磁干擾。尤其是對于高頻振蕩電流產(chǎn)生的情況，通信設(shè)備和通信線路中會產(chǎn)生寬頻譜的電磁輻射干擾。通信設(shè)備中當出現(xiàn)斷路以及其他故障的時候，暫態(tài)電壓等因素的影響，也會產(chǎn)生電磁干擾的問題。

1.1.2? 系統(tǒng)短路故障

對通信設(shè)備而言，在運行過程中因為內(nèi)部及外界因素的影響會產(chǎn)生短路問題，短路時必然會出現(xiàn)大電流，在接地點中能夠?qū)⒋箅娏鲗氲浇拥鼐W(wǎng)當中。但是在這一過程中線路電位會出現(xiàn)顯著升高，共模干擾電壓在二次回路中會直接影響通信設(shè)備。

1.1.3? 靜電放電

由于系統(tǒng)長時間的運行和通電，會在通信設(shè)備中產(chǎn)生靜電，靜電不及時導出而一直在設(shè)備內(nèi)部放電的話，會直接引起電子元器件故障。主要是由于靜電放電的時間短、幅值高導致的，嚴重時會直接導致系統(tǒng)失靈。

1.2? 外部因素

1.2.1? 雷電天氣

外界天氣水文因素是不可控的因素之一，尤其是南方比較典型的雷雨天氣當中，通信設(shè)備會出現(xiàn)電磁暫態(tài)，對通信設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾，其中，感應(yīng)雷對通信設(shè)備的電磁干擾最為顯著。在雷雨天氣當中，如果受到感應(yīng)雷等雷電因素的影響，會產(chǎn)生大電流并通過地線引走，這一過程中電位瞬時升高，引起接地點電力通信設(shè)備的電位迅速升高，可能會引起電力通信設(shè)備的絕緣擊穿，引發(fā)故障。

1.2.2? 低頻干擾

通信設(shè)備是一個復雜的統(tǒng)一系統(tǒng)，由電阻、電容、電感等眾多元器件構(gòu)成，在通信設(shè)備以及電力設(shè)備運行過程中必然會產(chǎn)生工頻磁場，同時，還會出現(xiàn)局部放電，造成電磁干擾。另外，系統(tǒng)中的元器件也會產(chǎn)生過電壓以及過電流和高次諧波感應(yīng)電壓等，影響通信設(shè)備的正常運行。如果通信設(shè)備運行出現(xiàn)問題及故障，會直接導致傳輸數(shù)據(jù)丟失[1]。

2? ? 電磁兼容設(shè)計的基本內(nèi)容與原則

對于通信設(shè)備和通信工程而言，一般包括系統(tǒng)間和系統(tǒng)內(nèi)電磁兼容兩部分。其中，系統(tǒng)間的電磁干擾主要是輻射電磁干擾源在空間域以及時間域內(nèi)進行傳輸，針對這種問題可以根據(jù)干擾源、干擾方式等進行控制和設(shè)計抗干擾，采取科學有效的措施。在電磁干擾中還存在部分自然干擾源，這部分往往沒法控制，為提高電磁兼容必須在系統(tǒng)設(shè)計時進行提前規(guī)劃和設(shè)計。其中，加強通信設(shè)備的機械設(shè)計和優(yōu)化是重要的組成部分和方法，可以主要從以下幾個方面著手進行優(yōu)化設(shè)計。

（1）適當延長脈沖前沿時間，減小干擾的頻帶寬，也可以通過圓滑脈沖尖頂?shù)姆绞綄崿F(xiàn)。

（2）優(yōu)化設(shè)計電路中的振蕩器，降低其諧波以及信號諧波。

（3）對干擾輻射采取限制措施，同時，考慮導線引導的干擾傳播途徑，以消除該影響。

（4）優(yōu)化通信設(shè)備中的箱體、結(jié)構(gòu)設(shè)計，采取抗電磁干擾設(shè)計，提高電磁兼容能力。綜合考慮電路板設(shè)計、元器件性能等，綜合設(shè)計、科學優(yōu)化，以此整體、全面地改善通信設(shè)備的電磁兼容性能。

3? ? 通信設(shè)備電磁兼容的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)容及仿真分析

3.1? 通信設(shè)備電磁兼容的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計分析

在進行通信設(shè)備電磁兼容的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化過程中，主要從某通信設(shè)備的機箱機械結(jié)構(gòu)設(shè)計入手。在進行本設(shè)計時，主要采用獨立式風道、整體密封焊接的方式。

機箱結(jié)構(gòu)采用整體密封焊接的方式，能夠有效降低機箱拼接縫隙的寬度，以此將機箱內(nèi)部設(shè)備的電磁泄露問題帶來的電磁兼容性問題影響降到最低。這種獨立式風道的方式，也能夠有效提高電磁兼容性能?；谠O(shè)計原則和基礎(chǔ)，在進行電子通信設(shè)備機箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，采用釬焊的方式進行焊接（除前后蓋板外），通過這種焊接方式最大限度地保障機箱密封性。對于電子通信設(shè)備的前后蓋板而言，本設(shè)計中采用松不脫螺釘固定。完成主體結(jié)構(gòu)的設(shè)計與處理之后，還需要對機箱接頭和接縫部分進行工藝優(yōu)化，增加相應(yīng)的密封措施。

（1）對于前后蓋板的連接，通過松不脫螺釘和機箱骨架連接實現(xiàn)，為最大限度提高密封性，引入導電橡膠條和導電襯墊在前后蓋板和機箱連接處進行敷設(shè)。同時，對于接觸表面而言，必須保證具有良好的導電性和清潔度。對于松不脫螺釘之間的間距也應(yīng)該進行控制，一般控制在10 cm之內(nèi)，保證螺釘連接處無縫隙。

由于在該部分設(shè)計中引入了導電襯墊，不僅降低了設(shè)備加工的難度，而且對于電磁泄露問題也得到了極大控制。另外，和箱體機械設(shè)計中的釬焊相比，成本也有降低，在后期的箱體維護檢修中難度也降低。

（2）在機箱結(jié)構(gòu)的機械設(shè)計優(yōu)化中，必須注重表面加工控制，控制機械表面的平整度，同時，表面加工精度也要盡可能高。如果機箱的加工精度較低，導致表面不平整等問題，會直接引起設(shè)備機箱出現(xiàn)導電不連接點的問題出現(xiàn)，甚至在連接處會因為表面不平而出現(xiàn)不導電縫隙，引發(fā)電磁泄露問題，降低機箱屏蔽性，可能會直接引發(fā)電磁泄露。

（3）對于面板處電連接器的連接，本設(shè)計引入導電襯墊進行優(yōu)化。為方便安裝防止導電襯墊，采用下沉0.5 mm的方式安裝連接器法蘭，通信接收機箱體結(jié)構(gòu)仿真結(jié)果如圖1所示。

（4）在采用松不脫螺釘進行連接的時候，還必須要增加厭氧膠來減少螺釘?shù)难趸?，因為螺釘氧化可能會引起電磁泄露問題。進行機箱前后蓋板的安裝時，還需要利用硅橡膠對松不脫螺釘頭進行密封[2]。