机箱屏蔽设计和屏蔽效果测量.pdf

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1、第37卷第1期郑州大学学报(理学版)Vol137No112005年3月J.ofZhengzhouUniv.(Nat.Sci.Ed.)Mar12005机箱屏蔽设计和屏蔽效果测量邹澎,吴景艳(郑州大学信息工程学院郑州450052)摘要:分析了机箱产生电磁泄漏的机理,介绍了机箱电磁屏蔽的设计方法和利用GHz横电磁波室(GTEMCell)测量机箱屏蔽效果的方法.在GTEMCell内对采取不同屏蔽措施机箱的屏蔽效果进行了测量,给出了定量的数据.为提高机箱的屏蔽性能,提供了理论依据和实验数据.关键词:电磁兼容(EMC);屏蔽;GHz横电磁波室中图分类

2、号:TP973.1文章编号:1671-6841(2005)01-0042-03无缝隙、无孔洞的金属壳机箱的屏蔽效果比较好.对于高频电磁场,屏蔽效果可以达到100dB以上.但是,机箱上不可避免地留有装配接缝、散热孔和通风口,安装各种调节轴、表头或显示器开的孔洞,电源线、各种信号线的引出孔等,都会产生电磁泄漏,使屏蔽效能大大降低.以微机主机机箱为例,产生电磁泄漏的部位主要有:机箱上的缝隙,风扇开口,散热孔,光驱和软驱处,指示灯,USB口,键盘、鼠标、显示器电缆接口,音频、视频输入输出口,电源线接口,网线接口,RS232串行口以及后面板上各种接

3、口板上的输入输出口等.通过机箱上缝隙、孔洞的电磁辐射属于低阻抗辐射,文献[1]介绍了机箱上缝隙、孔洞产生电磁辐射的机理和计算机箱电磁泄漏的数学模型.本文主要介绍机箱电磁屏蔽的设计方法和利用大型GTEMCell(GHz横电磁波室)测量机箱屏蔽效果的方法.1机箱电磁屏蔽的设计1.1缝隙的屏蔽方法如果缝隙的直线尺寸小于1ö10波长,机箱的屏蔽效果和缝隙的传输损耗有关,传输损耗越大,屏蔽效果Ptög越好.缝隙的传输损耗可用下式来表示,即A=20lge=27.3tög(dB).式中,t为金属板厚度或缝隙深度;g为缝隙长度.显然,可以通过增加缝隙深度

4、提高传输损耗,增加屏蔽效果.还可以采用缩短螺钉间距、在缝隙处使用导电涂料(导电胶、导电填胶、导电脂等)、在接缝处加装铍铜屏蔽簧片、导电衬垫、改善接缝处的电接触等措施减少缝隙的电磁泄漏,提高屏蔽效果.1.2通风孔的屏蔽处理当通风孔的最大尺寸达到5cm时,屏蔽性能可下降60dB以上.机箱作为电子设备屏蔽体,既要能有效地满足屏蔽要求,又要能有效地解决内部元器件和组件的通风散热问题.通风孔往往是屏蔽体上一个最大的开口,对通风孔的屏蔽设计常采用以下措施.1.2.1覆盖金属网在大面积的通风孔上,通常覆盖金属丝网来减少孔洞处的电磁泄漏.此方法能显著地提

5、高设备的屏蔽效能,且结构简单,成本低.金属丝网的屏蔽性能与网孔的直径、网孔的疏密程度、网丝材料的导电率以及网丝间的接触电阻等因素有关.当网孔的最大尺寸d

6、.cn.第1期邹澎等:机箱屏蔽设计和屏蔽效果的测量43下,金属网与金属板的反射损耗近似相等.实际上,由于金属网线间接触电阻的影响,实际的屏蔽效果低得多.旧金属网表面生锈,接触电阻很大,屏蔽效果会下降很多.采用金属板拉制的网板可以改善屏蔽效果.安装方式有两种:一是把金属丝网的周边与设备机箱焊接在一起.这种方法使金属丝网与设备之间有良好的电接触,但工艺复杂.二是采用环形导电衬垫通过紧固螺钉安装.安装前,接触面上的绝缘涂层、氧化层、油垢等不导电物质一定要清除干净并安装足够数量的螺钉以获得良好的电接触.当工作频率较低、对屏蔽效能要求不很高时,最经

7、济有效的方法是使用穿孔金属板或金属丝网.1.2.2截止波导式通风窗在甚高频以上,对屏蔽效果要求比较高时,可以采用截止波导通风窗(蜂窝板),波导是简单的管状金属结构,它在电气上呈现高通滤波器的特性.波导允许截止频率以上的信号通过,而低于截止频率的信号则被阻止或衰减.利用这个特性,只要采用的波导使干扰信号的频率落在波导的截止区之内,干扰信号就不能穿过波导,就起到了电磁屏蔽的作用.这种方法能同时实现良好的通风性能.截止波导通风窗一般采用六角形波导或圆形波导,对于六角形波导,截止频率为fc=150öD(GHz).其中,D是六角形波导管外接圆的直径

8、,单位为mm.对于圆形波导,截止频率为fc=175öD(GHz).其中,D是圆形波导管的直径.为了保证较高的屏蔽效果,信号频率应远远小于截止频率(f