電磁兼容——屏蔽學習心得

EMC（電磁兼容）是設備的一種能力，它要求設備在其電磁環境中能正常完成（chéng）它的功能，又不至於因為環境幹擾而影響其正常工作。產品（pǐn）的 EMC 性能直接（jiē）關係到產品的工作穩定性、環境適應能力。EMC 設計是通信（xìn）產品設計中不可（）缺少的重要組成部分。 EMC 設（shè）計中比較關鍵（jiàn）的（de）一項就是有關設備（bèi）的屏蔽設計。屏蔽能有效地抑製通過空間傳播的電磁幹擾。采（cǎi）用屏蔽的目的有兩個：一是限製內部的輻射電磁能越過某一區域；二是防（fáng）止外來的輻射進入某一區域，現有的屏蔽措施都是（shì）基於這兩個目的而施行。

目（mù）前，屏蔽係統（tǒng）已經（jīng）為越來越多的用戶所認識，它在電（diàn）磁兼（jiān）容方麵的良好（hǎo）性能也正在（zài）為（wéi）越來越多的（de）人所（suǒ）認可。屏蔽係統具（jù）有良（liáng）好的電磁（cí）兼容性，可以提供安全、高速（sù）、穩定的信息傳輸通道（dào）。屏蔽係統擁有一套完整的屏蔽（bì）、接地體係，提供（gòng）最完整、最（）全（）麵的電纜（lǎn）、部件及端到端全屏蔽解決方案，以滿足當今網絡日益提升的需求。對於屏（píng）蔽係統而言（yán），接地是至關重要的過程，隻有正確有效地接地才能體現出屏蔽的優（）越性和價值。

一．屏蔽係統的應用

1．信息安全：提高信息傳（chuán）輸的安全性保證敏感數據不（bú）外漏，是選擇屏蔽係統最重要的一個原因。隨著網絡信息化的普及（jí），信息安全的重要性已經越來越被廣（guǎng）大用戶所重視，防（fáng）止信息泄露就成為（wéi）一（yī）個至關重要的問題。

2．高速網絡：相對於100M和1000M的網絡來說高速網（wǎng）絡由於編碼更複（fù）雜等原因，對外界的（de）幹擾更加敏感，通訊更容（róng）易受到（dào）外界的（de）幹擾。對屏蔽係統而言，屏蔽層屏蔽的不僅僅是外界電磁幹擾，線纜之間的幹擾也同樣被隔離，屏蔽布線係統對ANEXT產生的影響具有（yǒu）先天（tiān）的技術優勢，所以屏蔽係統相對高速的網絡運行更加穩定可靠。

3．特殊（shū）的傳輸環境：特殊的安裝環境（jìng）需要對外界的電磁幹擾加以防護，比如建築物附近有電台、電視台等強射頻源（yuán），或者（zhě）在大型動（dòng）力裝置附近，或者是各種（zhǒng）的工業環境。這些環境中（zhōng）均有明確存（cún）在的連續或間斷工作的強電磁幹擾。在布線係（xì）統實施之前，雖然這些幹（gàn）擾（rǎo）對（duì）網絡運行的影響很難（nán）定量分析，但使用屏蔽係統可以更好地保障網絡通訊正常運行。

二．屏弊的設（shè）計

1．屏蔽室：能提供電平低而穩定的環境（jìng），它為測量精（jīng）度的提高，測（cè）量的可靠性和重複性的改善帶來了較大的益處。但是由於被測設備在屏蔽室中產生的幹擾信號通過屏蔽室（shì）的6個麵產生（shēng）無規則的漫反射，特別在輻射發射測量和輻射敏感測量中表現更為嚴重導致（zhì）在屏（píng）蔽（bì）室裏產生巨大的誤差。

2．混合波室：在（zài）一個長方體屏蔽室裏（lǐ）放置一個旋轉的大的金屬反（fǎn）射（shè）體來實現（xiàn）一（yī）個均勻場（chǎng）環境。所以在涽波室內某點的電磁場是來自各個方向反射波在這一點的矢量和。另外扇葉的旋轉改（gǎi）變了電磁波抵達這一點的路徑長度和波的反射次數。從（cóng）統計意義上（shàng）講，腔體內的場（chǎng）將不會有明顯的諧振（zhèn）場結構，最終在腔體的測試區內得到統計上均勻的，認意極化的，各項通行的場環境。

3．橫電（diàn）磁室：由3個部分組（zǔ）成：主體段、過渡段、矩形同軸連接線，橫電磁室將輸入能量轉換為均勻磁場，因（yīn）而消除了（le）由使用天線可能帶來的長得不均勻性問題。同時GTEM室地隔板與漸變的波（bō）導壁（bì）在終端（duān）都是匹配連接地，因此消除了其他設備所固有的反射和諧振現象。

三．屏蔽的應用

1．機櫃（或屏蔽盒（hé））的屏蔽：

實際中的電磁屏蔽體（tǐ）都不是一個全封閉的屏蔽體，亦即它在電氣上不是連續均勻的。在實際的機箱和屏蔽盒結構設計中，通常都有電源線和控製線的引入和引出，在麵板部分還有操作鍵（jiàn）、顯示屏的開孔（kǒng），後麵板上還有通風孔等等，所以實際機箱在電氣上並不連續，而電氣不連續的機箱會（huì）降低其屏（píng）蔽（bì）效能。下麵是對機箱設計中的一些基本做法：

（1）結構（gòu）材料 ① 適用於底板和機殼的材料大多數是良導體，如銅、鋁等，可以屏蔽電場，主要的屏蔽機理是反射而不是吸收； ② 對磁場的屏蔽需用鐵磁材料，如高導磁率（lǜ）合金和鐵。主（zhǔ）要的屏蔽機理是吸收而不是反射； ③ 在強電磁場環境中，要求材料能屏蔽（bì）電場和磁場兩種成分，因此需要結構上完好的鐵磁材料。屏蔽效率（lǜ）直接受材料（liào）厚度以及（jí）搭接和接地方法（fǎ）好壞的影響；④ 對於塑料殼體（tǐ），是在（zài）其（qí）內壁噴塗（tú）屏（píng）蔽層，或（huò）在汽塑時摻入金屬纖維（wéi）。

（2）縫隙：① 在（zài）底板和機殼的每一（yī）條縫和不連續處要盡可能好地（dì）搭接。最壞的電搭接對殼體的屏蔽效能起決定性作用；② 保證接縫處金（jīn）屬對（duì）金屬的接觸，以防（fáng）電磁能的（de）泄漏和輻射。

（3）穿透和開口（kǒu）：① 要（yào）注意由於電纜（lǎn）穿過機殼（ké）使整體屏蔽效能降低的程度，典型的（de）未濾波的導（dǎo）線穿過屏蔽體時，屏蔽效能降低 30dB以上。② 電源線進入機殼時（shí），全部應通過濾波器盒。濾波器的輸入（rù）端最好能穿出到屏蔽機殼外；若濾波器結構不宜穿出機殼，則應在電（diàn）源線（xiàn）進入（rù）機殼處專為（wéi）濾波器設置一隔艙（cāng）。③ 信號線、控製線進入或穿出機殼時，要通過適當的濾波器。具有濾波插針的多芯連接器（插（chā）座）適用於這種場合使用。

（4）搭接：① 盡可能用同樣的金屬搭接。保證搭（dā）接的直流電阻不（bú）大於 2.5 毫歐；② 對不同金屬進行搭接要注意各種金屬在電化學序列表中的相（xiàng）對位置。電位差要盡可（kě）能小，並有合適的防腐蝕措施。當級別相差較遠（yuǎn）的金屬搭接時，需在兩金屬表麵間放入一（yī）個中間級別的金屬墊（diàn）圈（quān）； ③ 修整搭接表麵，以便得到最大的接觸麵積 ；④ 搭接前（qián）清洗所有配接表麵。為防止氧（yǎng）化（huà），在清除了保護層之後就馬（mǎ）上搭接配（pèi）合表麵； ⑤ 對於（yú）永（）久性搭（dā）接（jiē）應盡可能用（yòng）熔焊或銅焊錫焊連接所

有的（de）接合麵。射頻搭接應優先采用永（）久（jiǔ）性搭接。

2．插箱的屏蔽

當插箱的工作頻率較高容易幹擾其他插箱工作時，或工作非常敏感易受到其（qí）他插箱幹擾時，有必要考慮插箱的屏蔽性能，插箱的屏蔽比較複雜，一（yī）般可采用以下方式：（1）麵（miàn）板采用金屬麵板，一（yī）般使用 U 形麵板；（2）為保證麵（miàn）板間的（de）良好搭接，最好使用金屬簧片；（3）麵板與（yǔ）機框間（jiān）最（zuì）好用金屬簧片或導電襯墊保證搭接；（4）機框（kuàng）的搭接（jiē）必須良好（hǎo）保證； （5）插箱的上下（xià）一般有通風散熱要求，可使用多孔薄板（bǎn）；（6）為及（jí）時泄放麵板上的靜電，麵板上最好有一金屬插針，此插針（zhēn）有靜電泄（xiè）放和定位兩個作用；在機框內對應插針處必須有定位孔和接地簧片（piàn）配合。

3．電纜的屏蔽（bì）：由於電磁波存在於每個角落，所以（yǐ）稍有疏忽，就可能導致嚴重的損失（shī），因此，對於各物件的（de）屏蔽得慎重規劃（huá）。在（zài）各物件中，首重電纜之屏蔽，電纜的屏蔽最常使用編織的金屬網，而影響其屏蔽效（xiào）能的因素包括：屏蔽材料及厚度，屏（píng）蔽層的終結方法及所使用的接頭，線上的駐波比，電纜本身的長度及方向；此外，就實際上，電纜加屏蔽層（céng）後（hòu）的柔軟度亦應重視。 此外，電纜的屏蔽層（céng）應加（jiā）以絕緣，因為不當的接地會產生雜訊；同時，除了同軸電纜之外（wài），屏蔽層不應視為（wéi）信號（hào）之回線。另（lìng）外（wài），用於傳送高頻信號的電纜其屏蔽層應兩端接地。除了電纜得加屏蔽層之外（wài），接頭也應一並考慮；同時，接頭（tóu）的屏蔽應予以（yǐ）適當的接地，而其屏蔽（bì）效能應不低於電纜屏蔽。

四．屏蔽材料的發展方向

(1)高分子（zǐ）導電塗料：

高分子（zǐ）導電塗料（liào）是用（yòng）金（jīn）屬粉末、碳粉、石墨等導電（diàn）填料與高分子聚合物如環氧樹（shù）脂、聚氨酯、丙烯酸樹脂等混合後，塗於塑（sù）料表麵製成的，由於其（qí）具有易在複雜形狀表麵（miàn）塗敷，成本（běn）低廉等優點，現在越來越受到青睞。導電塗料的種類主要有銀係、碳（tàn）係（xì）、銅係、鎳係等。銀係的化（huà）學性質穩定,導電性能好（hǎo），屏（píng）蔽效果可達（dá）65dB以上。

(2)複合型屏蔽（bì）材料：

複合屏蔽（bì）材料是目前研究比（bǐ）較熱門的一類新型屏蔽材料，由絕緣的合成樹脂、良導電性能材料及添加劑混合加工製成。根據填充（chōng）材料類（lèi）型的不同，大致可分（fèn）為金屬纖維複合材料和非金屬纖維複合材（cái）料兩大類。

(3)導電織物：

導電織物（wù）就是在一般紡織品表麵鍍上金屬，或者將（jiāng）金屬纖維編入紡織品中，使之（zhī）既具有金屬良好的屏蔽效能，同時又不失紡織品原有的柔韌性等特（tè）征。其品種主要有碳纖維與普通纖維混紡織物、金屬纖維無紡布、普通化（huà）纖絡合銅纖維（wéi）織物等。由於方便、質輕等優點,現在導電織物正成（chéng）為研究（jiū）的熱點。

(4)發泡材（cái）料：

發泡材料大致包括發泡金屬和發（fā）泡塑料兩（liǎng）大類。發泡金屬是金屬（shǔ）和空氣的（de）複合材料，根據其內部氣泡的形態可把發泡（pào）金屬分成兩（liǎng）種：氣泡（pào）獨立存在的獨立氣泡型和氣泡（pào）連續分布（bù）的連續氣泡型。許多金屬（shǔ）材料如碳鋼、不鏽鋼、鋁、銅、鉛、鈦、銀、鎳（niè）基超合金等都可製成發泡金屬；其中又以發泡鋁技術最為成熟、應用最為廣泛。由於其結構上多孔的特點,使得電磁波在金屬內部的吸收損耗和多次反射，損耗大大增加,因此厚度很薄就可（kě）起到很好的屏蔽效果。

五．電磁屏蔽技（jì）術中（zhōng）還存在以（yǐ）下困難有待解決（jué）：

降低屏（píng）蔽材料的厚度，同時也（yě）降低了材料的屏蔽（bì）效能，這（zhè）與結構設（shè）計（jì）要求增加強度和厚度相矛盾。阻抗（kàng）匹配也是屏蔽（bì）吸波（bō）材料開發的難點，理想情（qíng）況是一種材（cái）料的電導率和磁導率越（yuè）高越（yuè）好，然而對於單組分材（cái）料很難同時具（jù）備較高的介電常數和磁（cí）導（dǎo）率：低頻磁場屏蔽仍然是電磁屏蔽中的難點（diǎn），目前常用的方法是采用多重屏蔽和遠離場源（yuán），但更有效（xiào）的措施還需進一步研究。複（fù）合屏蔽材料和結構由於其設計功能（néng）上的限製，工藝成型（xíng）難度較大。

六．總之屏蔽設（shè）計是EMC 設計中相當（dāng）重要的一環，屏蔽措施的好壞（huài）直接關係到整個（gè）係統的 EMC 效果。但由於電（diàn）磁波無處不在，所（suǒ）以屏蔽也是一個多樣、複雜和充滿變化的問題，隻有在在每個可能受到電磁幹擾（rǎo）的地方都多加注（zhù）意，從細微之處抓起，才能達到較好的屏蔽效果（guǒ）。所以（yǐ）作為一名當代大學生，我們應當好（hǎo）好學習，掌握豐富的文化知識和（hé）總結實踐經驗（yàn），為（wéi）其屏蔽技術的發展做（zuò）出一點貢獻。