電子設(shè)備電磁屏蔽的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

梁建長(zhǎng)

摘? ?要：文章首先分析了電子設(shè)備屏蔽設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，其次，對(duì)縫隙電磁屏蔽設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析，緊接著分析了孔洞的電磁屏蔽設(shè)計(jì)，最后，對(duì)電磁屏蔽仿真技術(shù)在機(jī)箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：電子設(shè)備;電磁屏蔽;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

由于電子設(shè)備的使用頻率增加，導(dǎo)致電磁環(huán)境惡化。因此，避免因?yàn)殡姶鸥蓴_對(duì)電子設(shè)備性能的影響，需要對(duì)其進(jìn)行改善，進(jìn)一步提高電子設(shè)備的電阻大小，甚至還要進(jìn)行電磁屏蔽，不過(guò)在電子設(shè)備方面，對(duì)其進(jìn)行電磁屏蔽的難度在逐步增加。文章提出了科學(xué)有效的建議，在相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，電子設(shè)備屏蔽的設(shè)計(jì)需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，并提出了一系列的解決策略。

1? ? 電子設(shè)備屏蔽設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

由于框架、蓋板以及前后板的結(jié)構(gòu)主要組成了標(biāo)準(zhǔn)的電子屏蔽設(shè)計(jì)裝置的電子設(shè)備，所以需要保證電子設(shè)備的接觸面是導(dǎo)電的材料，同時(shí)，還要對(duì)電磁屏蔽有一定的效果。在當(dāng)前設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)該盡量使用可以有效進(jìn)行電子設(shè)備的電磁屏蔽的目的進(jìn)行設(shè)計(jì)。在電磁屏蔽的情況下，可以使用良好的導(dǎo)體隔離來(lái)影響電容大小，并且對(duì)于高頻的設(shè)備結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。從本質(zhì)看，其主要操作是根據(jù)不同的金屬反射和吸收來(lái)限制電磁頻率的大小，達(dá)到干擾磁場(chǎng)的效果。所以，在進(jìn)行電子設(shè)備磁場(chǎng)設(shè)計(jì)中，需要注意以下幾點(diǎn)[1]。

1.1? 要保證材料質(zhì)量

在對(duì)電磁屏蔽過(guò)程進(jìn)行分析時(shí)，屏蔽體導(dǎo)體被認(rèn)為是在理想條件下的操作，使得屏蔽導(dǎo)體具有阻性并且會(huì)導(dǎo)致屏蔽性能降低。所以說(shuō)，降低屏蔽體的阻性是很有必要的。要想保證屏蔽體的阻性，就必須選擇使用性能良好的導(dǎo)體來(lái)制作屏蔽設(shè)備。關(guān)于電磁屏蔽的厚度，主要取決于電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，必須有密封性較好的金屬殼，需要采取相應(yīng)的保護(hù)措施，使得空洞和間隙盡量最小化。屏蔽體需要考慮到接地設(shè)計(jì)。除此之外，還需嚴(yán)格遵守行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，將接觸電阻控制在2 mΩ以?xún)?nèi)，需要注意的是，如果電磁導(dǎo)體屏蔽中出現(xiàn)縫隙的問(wèn)題，那么就是由于屏蔽體導(dǎo)體中具有許多間斷點(diǎn)，并且處于交叉點(diǎn)，因此，就會(huì)產(chǎn)生間隙，從而形成電磁泄漏的問(wèn)題。該問(wèn)題的解決方案是在縫隙位置填充彈性導(dǎo)電材料以最大限度地消除非導(dǎo)電點(diǎn)位置。然而，在目前的應(yīng)用方法中，由于各個(gè)屏蔽體導(dǎo)體之間的所有間隙所造成的電磁輻射的泄漏，需要電磁密封來(lái)防止。在一般設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)過(guò)程中，不同電磁波的波長(zhǎng)大小也不一樣，可能會(huì)因間隔縫隙導(dǎo)致泄漏，可以利用高頻干擾對(duì)不需要的電磁進(jìn)行屏蔽，需要使用電磁密封。

1.2? 孔洞問(wèn)題

開(kāi)關(guān)、連接器和保險(xiǎn)絲等構(gòu)成了電子設(shè)備。為了增加外殼的散熱性能，相關(guān)人員需要加工出相應(yīng)的安裝孔在合適的位置，設(shè)計(jì)者需要在側(cè)面加工出安裝孔，方便將空氣注入外殼，還要安裝進(jìn)氣鼓風(fēng)機(jī)等。當(dāng)然，這些設(shè)備的開(kāi)口設(shè)計(jì)，特別是在形狀和使用范圍方面，必須符合產(chǎn)品的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。這樣才可以保證，當(dāng)電流流過(guò)設(shè)備的電阻孔時(shí)，輻射才能被完全釋放掉[2]。

2? ? 縫隙電磁屏蔽設(shè)計(jì)

2.1? 控制好螺釘?shù)拈g距

就目前而言，在現(xiàn)階段的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)過(guò)程中，最多使用的是螺釘連接，可能會(huì)影響到最終的屏蔽效果。螺釘可有效減少接頭間距，提高屏蔽效果。同時(shí)，過(guò)度擰緊螺釘會(huì)使設(shè)備的安裝變得復(fù)雜，還會(huì)增加工作量進(jìn)而增加建造的成本。因此，在一般情況下，設(shè)計(jì)者需要利用科學(xué)的計(jì)算方式準(zhǔn)確計(jì)算并控制螺釘之間電子設(shè)備的電阻與當(dāng)前設(shè)計(jì)過(guò)程空間的相關(guān)距離。

2.2? 采用簧片屏蔽設(shè)計(jì)

螺釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)通常不適用于經(jīng)常拆卸的電子設(shè)備，在總是拆卸的情況下，需要考慮其他方法進(jìn)行電磁屏蔽的設(shè)計(jì)。電子設(shè)備的電磁屏蔽表面的連接有兩個(gè)觸點(diǎn)，采用簧片設(shè)計(jì)，從而起到屏蔽電磁的作用。在這些裝置的設(shè)計(jì)中，簧片用于防止電磁干擾，并為其提供了更加廣泛的操作范圍，可以達(dá)到良好的導(dǎo)電性能和多樣化保護(hù)的要求。需要注意的是，設(shè)備中旋轉(zhuǎn)軸主要是由鈹銅和磷青銅組成的，且由于這兩種成分具有優(yōu)異的耐磨性和抗壓性，所以，即使在苛刻的高溫條件下，電子設(shè)備也能正常運(yùn)行[3]。

2.3? 導(dǎo)電襯墊的屏蔽設(shè)計(jì)

進(jìn)行導(dǎo)電襯墊的設(shè)計(jì)方法，可以有效地屏蔽電接觸，還能持續(xù)提高導(dǎo)電性能，有效地防止了漏電的情況發(fā)生，同時(shí)，還提供了良好的密封效果。進(jìn)行導(dǎo)電襯墊的設(shè)計(jì)通常有兩種：（1）通過(guò)安裝平板來(lái)進(jìn)行襯墊。也就是說(shuō)，通過(guò)將載體和屏蔽系統(tǒng)的導(dǎo)電面進(jìn)行連接，并以此來(lái)確保導(dǎo)電襯墊的穩(wěn)定性。并且廣泛使用C型普通導(dǎo)電襯墊的平面安裝模式。（2）溝槽安裝，以溝槽的形式形成密封，并且D形導(dǎo)電襯墊最為常用，面板的每一側(cè)之間的相互作用，可以連接提供密封壓力增加的凹槽，這確保了通電的正常運(yùn)行[4]。

2.4? 凸包屏蔽結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

為了減小空間的線(xiàn)性尺寸設(shè)計(jì)，并進(jìn)行有效屏蔽性能，可以在屏蔽結(jié)構(gòu)中設(shè)計(jì)凸包，形成一個(gè)彈性參數(shù)，可以結(jié)合實(shí)際情況實(shí)現(xiàn)屏蔽凸面設(shè)計(jì)，一般來(lái)說(shuō)，這種連接可以有效應(yīng)用于屏蔽區(qū)域的兩個(gè)屏蔽體之間。使用這樣的設(shè)計(jì)模式，可以很大程度地減少螺釘?shù)氖褂?，不僅如此，還可以增強(qiáng)電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，更能進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)降低電子設(shè)備結(jié)構(gòu)成本的目標(biāo)。具有很高的實(shí)用性，保證了持續(xù)發(fā)展的可能性。

3? ? 孔洞的電磁屏蔽設(shè)計(jì)

孔洞的設(shè)計(jì)是為了解決電子產(chǎn)品的散熱、通風(fēng)和連接等問(wèn)題[2]，在實(shí)際情況中，需要根據(jù)電子設(shè)備自身的性能而做出相應(yīng)的設(shè)計(jì)，目前的有效方法是利用孔洞的電磁屏蔽設(shè)計(jì)解決此類(lèi)問(wèn)題。以下是對(duì)電磁屏蔽孔洞設(shè)計(jì)的分析。

3.1? 通風(fēng)口電磁屏蔽設(shè)計(jì)

對(duì)于通風(fēng)口處的電磁屏蔽，我們需要采用金屬絲網(wǎng)材料進(jìn)行設(shè)計(jì)。因?yàn)榻饘俳z網(wǎng)主要由銅和鋁制成，具有良好的通風(fēng)性，所以，可以在窗口的位置處放置高鉬含量的金屬絲網(wǎng)。在進(jìn)行改進(jìn)的過(guò)程中，將窗口劃分為幾個(gè)小的通風(fēng)口，達(dá)到電磁屏蔽的設(shè)計(jì)目的，為了實(shí)現(xiàn)電磁屏蔽體導(dǎo)體之間良好的導(dǎo)電接觸，可以將金屬絲網(wǎng)直接焊接到電磁屏蔽導(dǎo)體上，但是，在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，還需不斷增強(qiáng)金屬絲網(wǎng)的屏蔽效果。在實(shí)際的操作過(guò)程中，可能會(huì)出現(xiàn)屏蔽缺陷的意外情況，甚至發(fā)生接觸故障和斷絲的情況，可以設(shè)置氣孔在屏蔽體上，并優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程以解決這些問(wèn)題。按照慣例來(lái)說(shuō)，開(kāi)發(fā)人員一般都是使用圓形結(jié)構(gòu)來(lái)設(shè)計(jì)電子設(shè)備屏蔽平面的，這樣設(shè)計(jì)雖然能保證屏蔽器表面的光滑度，但結(jié)構(gòu)還是會(huì)存在一些困難。在利用這種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)時(shí)，需要提高屏蔽裝置性能，使屏蔽裝置可以有效地降低空氣阻力和風(fēng)壓損失，進(jìn)一步改善通風(fēng)電磁屏蔽的性能和提高電子裝置的機(jī)械強(qiáng)度。

3.2? 穿心電容與屏蔽罩的應(yīng)用

眾所周知，穿心電容是電容器的一種，可以有效消除高頻聲音帶來(lái)的噪音。因此，將穿心電容運(yùn)用到電子設(shè)備的設(shè)計(jì)中，可以更好地控制噪音。除此之外，在設(shè)計(jì)電子設(shè)備時(shí)，設(shè)計(jì)人員需要將穿心電容直接安裝在設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)，探頭、顯示器等相關(guān)部件的金屬面板上，前提是按照一定的標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，需要保證屏幕和面板之間能夠有良好的接觸，可以起到良好的濾波作用，有效防止電磁從開(kāi)口泄漏[3]。

3.3? 屏蔽窗設(shè)計(jì)

通常，電磁屏蔽窗口是由兩個(gè)空間區(qū)域之間的金屬進(jìn)行分離的，這樣的設(shè)計(jì)可以更加方便地控制電磁信號(hào)從一個(gè)區(qū)域到另一個(gè)區(qū)域，確保磁場(chǎng)能夠準(zhǔn)確接收到電磁波的信號(hào)。特別地，在使用屏蔽器時(shí)，需要將用于封閉系統(tǒng)內(nèi)的組件、電路、電纜以及干擾進(jìn)行干預(yù)，以防止它們對(duì)電磁產(chǎn)生干擾?？偠灾?，屏蔽窗一般是用作接收電路，且易受電磁場(chǎng)影響。

4? ? 電磁屏蔽仿真技術(shù)在機(jī)箱中的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)以往的主流意識(shí)形態(tài)可以知道，電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須是完整的，不僅如此，還可以通過(guò)使用高頻結(jié)構(gòu)仿真3D軟件進(jìn)行仿真分析。機(jī)身由2A12鋁板制成，用于銑削和拼接，其外形尺寸為300 mm×200 mm×162 mm。機(jī)箱面板有3個(gè)電源和兩個(gè)通信端口，且電路板必須安裝在機(jī)箱中。只有這樣，才能保證電子設(shè)備的工作頻率為0.8 GHz左右。箱體內(nèi)時(shí)場(chǎng)分布頻率為0.9 GHz。3個(gè)預(yù)定位置處的諧振點(diǎn)是不同的，比較印刷線(xiàn)路板的固有特性，位置2是最佳的安裝位置。因此，必須進(jìn)行實(shí)時(shí)的電磁場(chǎng)測(cè)量分布以遠(yuǎn)離諧振區(qū)域。印刷線(xiàn)路板封裝在單獨(dú)的盒子中，可以看出，使用另一個(gè)盒子可以改變相同位置的共振頻率，并且可以顯著提高屏蔽性能。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，可以添加偏轉(zhuǎn)器并相應(yīng)地調(diào)整箱體的大小以增加其共振頻率。

箱體厚度對(duì)電子設(shè)備信號(hào)的篩分性能會(huì)產(chǎn)生一定的影響制。因此，需要設(shè)置減重槽以減小箱體的重量，并且在該過(guò)程的限制內(nèi)盡可能深化結(jié)構(gòu)，不僅如此，在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)時(shí)，很多工作人員很容易忽略箱體周?chē)暮穸葘?duì)電磁屏蔽效果的影響[4]，所以，這就需要公司對(duì)員工的培訓(xùn)力度加強(qiáng)。具體分析3個(gè)厚度墻板對(duì)屏蔽性能的影響并進(jìn)行比較，分別是0.5 mm，1 mm，1.5 mm和2 mm。當(dāng)在0.3 GHz下，厚度為2 mm及以上時(shí)，屏蔽性能顯著提高并達(dá)到穩(wěn)定的狀態(tài)，通常情況下是持續(xù)穩(wěn)定的。然而，在0.3 GHz以上的頻率下，電子產(chǎn)品中盒子的屏蔽效果幾乎與外壁的厚度變化無(wú)關(guān)。此時(shí)就應(yīng)檢查電磁屏蔽設(shè)計(jì)的工作頻率和材料是否滿(mǎn)足要求，并以此為基礎(chǔ)計(jì)算出設(shè)計(jì)箱的正確厚度。

5? ? 結(jié)語(yǔ)

電子設(shè)備電磁屏蔽中選擇的屏蔽結(jié)構(gòu)不僅要滿(mǎn)足電子設(shè)備本身的功能，還要充分考慮工藝技術(shù)、生產(chǎn)成本和周期因素對(duì)電子屏蔽的影響。進(jìn)而根據(jù)情況選擇最優(yōu)化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。應(yīng)用電磁屏蔽仿真可以通過(guò)解決屏蔽問(wèn)題，并用早期指導(dǎo)項(xiàng)目演示來(lái)降低測(cè)試成本和實(shí)際開(kāi)發(fā)周期。所以，本文總結(jié)了電子設(shè)備產(chǎn)品屏蔽的設(shè)計(jì)特點(diǎn)。同時(shí)，仿真軟件可用于優(yōu)化和分析某些機(jī)箱結(jié)構(gòu)，并將其用作電子設(shè)備的開(kāi)發(fā)人員，它可以有效地促進(jìn)當(dāng)今社會(huì)電子設(shè)備屏蔽系統(tǒng)的發(fā)展問(wèn)題解決。

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Structure design of electromagnetic shielding for electronic equipment

Liang Jianzhang

（Jingxin Communication Technology（Guangzhou）Co.， Ltd.， Guangzhou 510700， China）

Abstract：Firstly， the shielding design standard of electronic equipment is analyzed in this paper. Secondly， the slot electromagnetic shielding design is analyzed， and then the electromagnetic shielding design of holes is analyzed. Finally， the application of electromagnetic shielding simulation technology in chassis structure design is analyzed.

Key words：electronic equipment; electromagnetic shielding; structural design