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引言 隨著電子技術的發展，電子設備的干擾問題也越來越嚴重；因此，電磁兼容設計已經成為電子產品設計中一項十分重要的內容。在電了設備中，電磁干擾能量一般通過傳導性耦合和輻射性耦合兩種方式來傳輸。設計時，通常對傳導性耦合采取濾波方法加以抑制；而對輻射性耦合則采用電磁屏蔽措施予以控制。 電磁屏蔽是解決電子設備電磁兼容問題的重要手段之一，大部分電磁兼容問題都可以通過電磁屏蔽來解決，特別是隨著電路工作的頻率日益提高，單純依靠線路板設計往往不能滿足電磁兼容標準的要求。電予設備的屏蔽設計與傳統的結構設計有許多不同之處，一般地在結構設計時如果沒有考慮屏蔽問題，很難滿足電磁兼容性要求。所以，在設計電子產品時，必須從一開始就考慮電磁屏蔽問題。 電磁屏蔽 電磁屏蔽主要是用來防止高頻電磁場的影響，從而有效地控制電磁波從某一區域向另一區域進行輻射傳播。基本原理是采用低電阻值的導體材料，利用電磁波在屏蔽體表面的反射、在導體內部的吸收及傳輸過程中的損耗而產生屏蔽作用。 電磁屏蔽的目的就是抑制電磁噪聲的傳播，使處在電磁環境中的儀器在避免電磁干擾(EMI)的同時也不產生電磁干擾，通常采用導電性、導磁性較好的材料把所需屏蔽的區域與外部隔離開米。 屏蔽體的有效性是用屏蔽效能來度量的，屏蔽效能定義為：在電磁場中同一地點沒有屏蔽存在時的電磁場強度E1與有屏蔽時的電磁場強度E2的比值，它表征了屏蔽體對電磁波的衰減程度。用于電磁兼容目的的屏蔽休通常能將電磁波的強度衰減到原來的百分之-至百萬分之一，因此通常用分貝來表述屏蔽效能，這時屏蔽效能(SE)的定義公式為： SE=201g(E1／E2) (dB) 式中E1足沒有屏蔽體時測得的場強，E2是有屏蔽體時測得的場強。 屏蔽效能越高，每增加20dB的難度越大。民用設備的機箱一般僅需要40dB左右的屏蔽效能，而軍用設備的機箱一般需要60dB以上的屏蔽效能，TEMPEST設備的屏蔽機箱的屏蔽效能要達到80dB以上。屏蔽室或屏蔽艙等往往要達到100dB，100dB以上的屏蔽體是很難制造的，成本也很高。 機箱的電磁屏蔽，不僅取決于構成機箱的材料，而且取決于機箱的結構，即首先要選用高導電、導磁特性的材料作為屏蔽材料，其次要保證機箱導電的連續性。但實際屏蔽機箱的屏蔽效能在很大程度上取決于穿過機箱的導線，特別是穿過機箱的電源線。因此要重點解決電源線的屏蔽問題；當設備由外部電源單獨供電時，設計時可不考慮電源線的影響，但應解決好電源輸入接口的電磁干擾問題。 本通信終端采用外部獨立電源供電，內部附加電源模塊。因此，在結構設計時只考慮通信接口、電源輸入、鍵盤、顯示屏及上下部分結合處的電磁屏蔽問題。 電磁屏蔽設計箱體的屏蔽 整機結構由上蓋和底座兩部分組成，如果僅靠上蓋與底座直接接觸，接縫處的接觸很難連續，屏蔽效能大受影響。為保證接縫的連續密封性，可加裝帶導電微粒的硅橡膠密封條。上蓋、底座接縫處的結構采用圖1所示形式，這樣不僅可以提高屏蔽效能，還可以提供可靠的環境密封。同時為了避免上蓋、底座兩部分的相互干擾，設計時用一屏蔽盒將整個上蓋里的電路模塊、元器件、部件等罩住，這樣使維修更方便。 顯示屏的屏蔽 終端采用液晶顯示器，因面板開孔尺寸較大，故正面顯示區域采用透明的屏蔽玻璃，一般有三種方式： 1) 在透明基片上鍍導電膜； 2) 在透明基片上貼成品導電膜； 3) 在兩層透明基片中間夾金屬絲網。 其中金屬絲網夾芯型玻璃具有最好的屏蔽效能，但只有65％～80％的透光率，并且由于絲網產生光柵衍射的問題，需要與顯示屏配用，調整偏振角度后使用。性價比高的是第一種方式，可選用聚丙烯、玻璃作基片，其重量輕，抗振性好，安裝時需注意把有鍍層的一面裝在終端內側以防止劃傷，并使鍍層與面板周圍導電涂層良好接觸。 這里采用第三種方式，安裝時先將普通橡膠條粘在顯示窗內壁四周，再將金屬絲網夾芯型玻璃粘在橡膠條上，同時用導電膠粘好金屬絲；然后用減震墊及金屬壓板將金屬絲網夾芯型玻璃壓緊，最后安裝顯示屏。安裝屏蔽玻璃時，一定要將金屬絲網緊貼顯示窗內壁，保證接觸處沒有縫隙，以防電磁泄漏。 屏蔽玻璃安裝完畢，待粘膠涼干后再裝顯示屏。為了防止終端內部電路的干擾，最后用屏蔽蓋把顯示屏包圍起來。顯示屏的屏蔽結構如圖2所示。 鍵盤的屏蔽 本終端鍵盤采用硅橡膠專用鍵盤，安裝在上蓋表面，開口較多，易引起電磁泄漏，降低屏蔽效能。因為孔縫對電磁波的衰減與干擾波波長及孔縫尺寸有關，一般應使孔洞的尺寸遠小于電磁波的波長，只要孔縫的直徑足夠小，就能夠達到所要求的屏蔽效能。但一般按鍵的大小、排列應符合人們的操作習慣，按鍵太小使用不方便，故這里主要采取安裝屏蔽罩的方法來減少電磁泄漏。鍵盤的屏蔽結構設計如圖3所示。 通信接口、電源輸入插座的屏蔽 終端的通信連接器及電源輸入插座安裝在底座側面，需要在側面開口。為防止在開口處形成電磁泄露，可以在這些元件的后面裝屏蔽罩，穿過屏蔽罩的引線加裝穿心電容，焊接時引線通過穿心電容穿過屏蔽罩與元件相連。對于引入的電源插座，采用穿心電容實現電磁屏蔽。 由于連接器與終端的接觸阻抗比較大，使得屏蔽電纜的共模傳導發射變大，為了防止由此引起的輻射超標，在連接器(插座)與底座以及屏蔽罩之間安裝導電襯墊，這種襯墊材料經模切壓成，墊在連接器(插座)與屏蔽罩之間，具有良好的電接觸性能，能有效地控制該處縫隙泄漏。連接器、電源插座屏蔽結構設計如圖4所示。 設計時還可直接選用帶電磁屏蔽功能的連接器，此時應著重考慮I／O連接的屏蔽，如采用帶金屬絲屏蔽層的導線、扁平雙絞線等。 結論 電磁兼容性是電子設備系統設計中不可忽略的問題，它直接影響到系統設備工作的可靠性、穩定性和品質指標。本文介紹的通信終端，通過電磁屏蔽系列設計措施后，經測試，該產品各項電磁兼容性能指標均滿足使用要求，達到GJB367A-2001、GJB151A-1997標準的電磁兼容性要求。 |
