【摘要】EMC設計是電子設備設計中的重要環(huán)節(jié)。本文依據(jù)EMC的基本原理，綜合考慮了屏蔽材料、屏蔽方式、縫隙和孔的處理等諸多因素，結合機械加工的手段和工藝，對機箱EMC的結構設計方法進行分析和探討。

　　【關鍵詞】機箱;電磁屏蔽;結構設計

　　1.引言

　　隨著科學技術的迅速發(fā)展，現(xiàn)代各種電子、電氣、信息設備的數(shù)量和種類越來越多，性能越來越先進，其使用場合和數(shù)量密度也越來越高。這就使得電子設備工作時常受到各種電磁干擾，包括自身干擾和來自其它設備的干擾，同時也對其它設備產生干擾[1]。在這種情況下，要保證設備在各種復雜的電磁環(huán)境中正常工作，則在結構設計階段就必須認真考慮電磁兼容性設計。如果忽視了這一問題,到新產品使用時，干擾問題就會暴露出來。因此及早地解決電磁干擾問題是電子設備機箱結構設計時必須考慮的重要環(huán)節(jié)。

　　2.理論基礎

　　電子設備結構中常見的電磁干擾方式主要有傳導干擾和輻射干擾兩種，因此電磁兼容(EMC)設計的主要方法有屏蔽、濾波、接地等。

　　2.1屏蔽

　　電磁屏蔽是利用金屬板、網(wǎng)、蓋、罩、盒等屏蔽體阻止或減小電磁能量傳播所采取的一種結構措施。常用的方法有靜電屏蔽，磁屏蔽和電磁屏蔽。電子設備結構設計人員在著手電磁兼容性設計時，必須根據(jù)產品所提出的抗干擾要求進行有針對性的電磁屏蔽設計。屏蔽通常有靜電屏蔽、磁屏蔽和電磁屏蔽三種。

　　2.2濾波

　　電路中的干擾信號常常通過電源線、信號線、控制線等進入電路造成干擾，所以對公用電源線及通過干擾環(huán)境的導線一般均要設置濾波電路。

　　2.3接地

　　接地問題在電磁兼容性設計中也是一個極其重要的問題，正確的接地方法可以減少或避免電路間的互相干擾。根據(jù)不同的電路可用不同的接地方法。通常組合單元電路接地有串聯(lián)一點接地、并聯(lián)一點接地和多點接地三種方式。整機接地方式也是保障產品電磁兼容性的主要措施之一。由于其功能不同，故電路差別甚大，接地狀況也不大相同。一般常用的方法是：將模擬電路、數(shù)字電路、機殼分開，各自獨立接地，避免相互間的干擾，最后三地合一接入大地，這種方式較好地抑制了電磁噪聲，減少了數(shù)字信號和模擬信號之間的干擾。

　　3.機箱EMC的結構設計

　　一電子設備中的機箱，機箱有電源線、信號線、控制線等的穿入及穿出以及散熱用的通風孔、調節(jié)用的調節(jié)孔、顯示窗等，同時機箱也是由多個零件組合而成，各部分的連接處難免有泄漏。如何抑制電磁能從上述因素中泄漏，就成了電磁兼容性的關鍵。在這里僅介紹幾種結構設計中比較簡單可行的方法：

　　3.1縫隙的屏蔽

　　縫隙指的是連接后要拆卸的，如機箱上下蓋、前后面板和箱體的連接縫，這類連接通常用螺釘來緊固。這類情形增加屏蔽效能的途徑有如下：

　　(1)增加縫隙深度，也就是增加箱體與蓋板的配合寬度。

　　(2)在結合處加入導電襯墊或者提高結合面的加工精度，即減少縫隙長度。一般比較經(jīng)濟的辦法是在接合面安裝導電襯墊。這樣既可以減少縫隙泄漏，又不要求接合面有很高的加工精度。

　　(3)接合面上涂上導電涂料：在用螺釘、鉚釘緊固的交疊接縫處，由于配合表面微觀上是凹凸不平的，接合面上只能是部分點接觸;而導電涂料是一種呈流體狀的液體，極易流入縫隙，填補結合面上的不平部位，可顯著地改善接合處金屬之間的電接觸使用時應先把接合面上的不導電物質清除干凈。對于那些易遭腐蝕的接縫也可用這種涂料來減小腐蝕。如果接縫的配合表面過于粗糙，孔隙很大，應先用導電填隙料把孔隙填平。導電填隙料具有如同油灰的粘稠性，可像刮底漆那樣嵌攆。

　　(4)縮短螺釘間距：接合面不加導電襯墊時，應在結構可能的條件下盡量增加連接螺釘數(shù)量，減小螺釘間距，使縫隙長度相應減小。

　　3.2通風孔的屏蔽[3]

　　為了滿足機箱內部通風散熱的要求，有時必須在箱體上開設通風孔。因此，也必須對通風孔進行電磁屏蔽，這類情形增加屏蔽效能的途徑有如下：

　　(1)窗口上覆蓋金屬絲網(wǎng)：金屬絲網(wǎng)覆蓋在通風孔上的結構形式有兩種，一種是采用焊接方式安裝，這種方法使金屬網(wǎng)與屏蔽體之間有良好的電接觸，但工藝復雜，金屬網(wǎng)性能變壞以后又難以更換，且焊接時易破壞周圍的保護層，所以很少采用這種方法。另一種是采用環(huán)形壓圈通過緊固螺釘把金屬網(wǎng)安裝在屏蔽體的通風孔上。安裝之前，應把配合面上的絕緣層、氧化層、油垢等不導電物質除去，并應安裝足夠數(shù)量的螺釘以獲得連續(xù)的接觸。這種安裝方式，只要在結構和工藝上仔細考慮，即可使金屬網(wǎng)與屏蔽體之間獲得良好的電接觸，所以應用比較廣泛。

　　(2)用穿孔金屬板作通風孔：用許多小孔代替大口徑的通風孔是提高屏蔽效能的有效方法，它可以直接在屏蔽體上開許多小孔，亦可單獨制成穿孔金屬板安裝到屏蔽體的通風孔上。與金屬網(wǎng)相比，穿孔金屬板的特點是屏蔽體性能穩(wěn)定，因為它不存金屬編織網(wǎng)固有的網(wǎng)絲交叉點接觸電阻不穩(wěn)定的問題。在屏蔽壁上直接開小口徑通風孔,具有結構與工藝簡單、成本低等優(yōu)點，實際應用已較普遍。

　　(3)采用截止波導式通風窗：金屬絲網(wǎng)和穿孔金屬板在較高頻下屏蔽效能都要下降, 特別是當孔眼尺寸與電磁波波長可比擬時，則孔眼將引起嚴重的泄漏。在較高頻以上，欲有高的屏蔽性能，且通風良好，可采用截止波導式通風孔板(如蜂窩狀通風孔板)，它與金屬絲網(wǎng)和穿孔金屬板相比有如下優(yōu)點：工作的頻段寬，即便到微波頻段仍有較高的屏蔽性能;對空氣的阻力小，風壓損失少;機械強度高，工作可靠穩(wěn)定。

　　3.3表頭孔的屏蔽

　　電子設備的機箱面板上往往裝有指示電參數(shù)的表頭，安裝表頭需在面板上開相應尺寸的孔。為防止從表頭孔中泄漏電磁能量，結構上有兩種方法可供選用:

　　(1)在表頭背面進行附加屏蔽，且在面板和屏蔽體之間加入導電襯墊以減少縫隙，改善電接觸，穿入屏蔽體的表頭引線由裝在屏蔽體上的穿心電容引入，使引線感應的干擾信號旁路到地。

　　(2)表面上覆蓋導電玻璃：表面覆蓋導電玻璃蓋時，必須確保導電玻璃的導電層與面板有良好的電接觸，通常在連接處加入導電襯墊。由于導電玻璃主要對電場和高頻電磁場有屏蔽作用，所以表頭本身最好具有屏蔽作用，或者采用帶有細金屬網(wǎng)夾層的導電鈕子開關和指示燈的附加屏蔽玻璃，這樣對磁場也有一定的屏蔽效能。

　　3.4開關、指示燈的屏蔽

　　電子設備的機箱面板上均裝有電源開關或工作狀態(tài)的轉換開關。較常用的有兩類，一是鈕子開關，二是按鈕開關。它們都可以泄漏電磁能量。鈕子開關的防泄漏安裝結構是在面板與開關端面間襯入導電襯墊。按鈕開關和指示燈的防泄漏可采用附加的屏蔽罩。引線的穿入處應采用穿心電容或插針式濾波連接器，防止電磁能量通過引線泄漏。較簡單的指示燈屏蔽可在燈罩上覆蓋導電玻璃。并使導電玻璃與面板保持良好接觸。

　　3.5顯示屏的屏蔽

　　帶有陰極射線管的電子設備,如示波器、計算機終端監(jiān)視器等，在陰極射線管的開口處電磁能量很容易泄漏，把陰極射線管的屏蔽罩與機箱連成一個整體，并保持電氣上的連續(xù)性。若陰極射線管屏蔽罩采用鐵磁性材料，則能有效地實現(xiàn)磁屏蔽，使顯示的圖像不受周圍雜散磁場的影響。對于信息處理設備的終端顯示器而言，由于它的主要目的是防止信息的泄漏，采用上述屏蔽措施是遠遠不夠的。對于信息設備的顯示器，防止周圍干擾磁場不是主要目的，關鍵是要防止信息從顯示器屏幕的開口處向外界泄漏，所以必須對顯示器屏幕進行屏蔽。它還要求屏蔽層有一定的透光性，不影響觀察。常用的方法有兩種：

　　(1)屏幕上覆蓋導電玻璃或導電塑料，使導電玻璃的導電層與機箱有連續(xù)的電接觸。這種方法對屏蔽電場和平面波場較為有效，但對磁場幾乎沒有屏蔽作用。

　　(2)屏幕上覆蓋金屬絲網(wǎng)或導電玻璃與金屬絲網(wǎng)的復合層。要求金屬網(wǎng)不影響觀察，為了提高屏蔽效能，最好把交叉點都焊上。采用金屬網(wǎng)與導電玻璃復合層既能屏蔽磁場(交變的)，也能屏蔽電場和平面波場。

　　3.6電源線的處理

　　屏蔽機箱的電源線必須通過電源濾波器才能引入機箱，濾波器應有良好的屏蔽。安裝時要注意兩點：

　　(1)濾波器應安裝在電源線的入口處。

　　(2)電源濾波器的安裝不能破壞機箱的屏蔽，因此濾波器屏蔽罩必須與機箱壁板有連續(xù)而良好的電接觸。

　　3.7保險絲座的屏蔽

　　單個保險絲座的屏蔽用金屬帽蓋把保險絲座覆蓋起來，帽蓋內裝彈性簧片使其與機箱有良好的電接觸。多個保險絲座的屏蔽把設備的所有保險絲集中起來，用附加屏蔽罩將其屏蔽，附加屏蔽罩的結構和安裝與表頭孔的附加屏蔽相似。

　　4.總結

　　電磁兼容性(EMC)是系統(tǒng)設計中不可忽略的問題，直接影響到系統(tǒng)設備工作的可靠性、穩(wěn)定性和品質指標。本文所述的方法是從設備結構設計方面考慮的，涉及到屏蔽、濾波、接地等有關的問題，與電路設計相輔相成，缺一不可。在實際設計中，應根據(jù)各干擾源的性質及設備所處的工作環(huán)境，與電路設計人員一起采取相應的措施。同時，在結構設計中要充分注意采取措施的穩(wěn)定性與持久性，避免代價昂貴和費時的返工，從而取得最佳設計效果。

　　【參考文獻】

　　[1]江堅. 船載雷達機柜的電磁兼容設計[J]. 電子機械工程，2001，94(6)：43-45.

　　[2]邱成悌，趙惇殳，蔣全興.電子設備結構設計原理[M].南京：東南大學出版社，2001.

　　[3]韓造林，肖娟. 插箱的抗干擾設計[J]. 繼電器，1997，25(5)：56-61.

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