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1、石油仪器#24#PETROLEUMINSTRUMENTS2006年08月#开发设计#电子设备机箱的电磁屏蔽设计探讨12周秀清刘兆黎(1.中科院空间科学与应用研究中心通信室北京)(2.中国石油物资装备(集团)总公司北京)摘要:电子设备机箱,除具有机械支撑和保护作用外,还具有一定的屏蔽效能,以确保设备的电磁兼容性。通过对屏蔽效能的定义公式分析,得出做好机箱的电磁屏蔽,不仅取决于构成机箱的材料,而且取决于机箱的结构,即首先要选用高导电、导磁特性的材料作为屏蔽材料,其次要保证机箱导电的连续性。文章同时给出了机箱缝隙电磁泄露及穿过机箱电缆的一些处理方法。关键词:电子设备
2、;机箱;屏蔽效能;电磁兼容性;电磁屏蔽中图法分类号:TN07文献标识码:B文章编号:1004-9134(2006)04-0024-04正常工作;有的设备还会造成信息泄露等。其二,设备0引言在外界电磁干扰的影响下,会引起工作紊乱,甚至损坏对电子产品的设计者来说,结构设计和电路设计设备。因此,机箱对电子产品电磁兼容性能的影响已均对产品的电磁兼容起着关键性的作用。可是在以往引起人们的普遍重视。他们更关注电路设计的电磁兼容性,觉得机箱似乎没电磁屏蔽一般分为两种类型:一类是静电屏蔽,主什么技术含量,只不过起机械保护作用。忽略了机箱要用于防止静电场和恒定磁场的影响,另一类
3、是电磁除了出色的机械保护,还有很重要的屏蔽电磁干扰的屏蔽,主要用于防止交变电场、交变磁场以及交变电磁[1]功能。场的影响。机箱的电磁屏蔽是解决电子设备电磁兼容问题的静电屏蔽应具有两个基本要点,即完善的屏蔽体重要手段之一。大部分电磁兼容问题都可以通过电磁和良好的接地。屏蔽来解决。特别是随着电路工作的频率日益提高,电磁屏蔽不但要求有良好的接地,而且要求屏蔽单纯依靠线路板设计往往不能满足电磁兼容标准的要体具有良好的导电连续性,对屏蔽体的导电性要求要求。机箱的屏蔽设计与传统的结构设计有许多不同之比静电屏蔽高得多。处,一般如果在结构设计时没有考虑电磁屏蔽的要求,2屏蔽材
4、料的选择很难将屏蔽效果加到机箱上。所以,对于现代电子产品设计,必须从一开始就考虑屏蔽的问题。屏蔽体的有效性是用屏蔽效能来度量的。屏蔽效因此首先做好机箱的电磁屏蔽是解决电子设备电能定义为在电磁场中同一地点没有屏蔽存在时的电磁磁兼容问题的一个必不可少的环节。场强度E1与有屏蔽时的电磁场强度E2的比值,它表[2]征了屏蔽体对电磁波的衰减程度。用于电磁兼容目1电磁屏蔽概述的的屏蔽体通常能将电磁波的强度衰减到原来的百分电磁屏蔽就是以金属隔离的原理来控制电磁干扰之一至百万分之一,因此通常用分贝来表述屏蔽效能,由一个区域向另一区域感应和辐射传播的方法。目前这时屏蔽效能(SE
5、)的定义公式为:的各种电子设备,尤其是军用电子设备,通常都有金属SE=20lg(E1/E2)(dB)(1)壳体(机箱或机柜),它除了机械支撑和保护作用外,还式(1)中,E1是没有屏蔽体时测得的场强,E2是兼有电磁屏蔽的功能,这包括两方面的问题:其一,设有屏蔽体时测得的场强。屏蔽效能与场强衰减的关系备的对外电磁辐射会污染电磁环境,影响其它设备的见表1。第一作者简介:周秀清,女,1973年生,工程师,2001年硕士毕业于石油大学(北京)机电工程学院工程力学专业,毕业后一直在中国科学院空间科学与应用研究中心通信室工作,主要从事电子设备的结构工艺设计等方面的工作。邮编
6、:1000802006年第20卷第4期周秀清等:电子设备机箱的电磁屏蔽设计探讨#25#表1屏蔽效能与场强衰减的关系波或电场波。当距离辐射源较远(>K/2P,称为远场区)时,波阻抗仅与电场波传播介质有关,其数值等于屏蔽前场强屏蔽后的场强衰减量屏蔽效能/dB介质的特性阻抗,空气为3778。10.10.920屏蔽材料的阻抗计算公式为:10.010.9940-71/2
7、Zm
8、=3.68@10(fLr/Rr)(8)(5)10.0010.99960式(5)中,f为入射电磁波的频率(Hz);Lr为相对10.00010.999980磁导率;Rr为相对电导率。10.000010
9、.99999100电磁波在屏蔽体的第二个界面(穿出屏蔽体的界10.0000010.999999120面)发生反射后,会再次传输到第一个界面,在第一个屏蔽效能越高,每增加20dB的难度越大。民用设备界面发生再次反射,而再次到达第二个界面,在这个界的机箱一般仅需要40dB左右的屏蔽效能,而军用设面会有一部分能量穿透界面,泄露到空间。这部分是备的机箱一般需要60dB以上的屏蔽效能,TEMPEST额外泄露的,应该考虑进屏蔽效能的计算。这就是多设备的屏蔽机箱的屏蔽效能要达到80dB以上。屏蔽次反射修正因子。不过,在大部分场合,式(2)中B都室或屏蔽舱等往往要达到100d
10、B。100dB以上的屏可以忽略。蔽体是
