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文檔簡介

1、 /6qZh安規與電磁兼容網一般結構件的屏蔽效能分為以下六個等級,各級屏蔽效能指標規定如下:E級:30-230MHz20dB;230-1000MHz10dBqZh安規與電磁兼容網D級:30-230MHz30dB;230-1000MHz20dBqZh安規與電磁兼容網C級:30-230MHz40dB;230-1000MHz30dBqZh安規與電磁兼容網B級:30-230MHz50dB;230-1000MHz40dBqZh安規與電磁兼容網A級:30-230MHz60dB;230-1000MHz50dBT級:比A級高10dB或者以上,和/或對低頻磁場、1GHz以上平面波屏蔽效能有特殊需求qZh安規與電

2、磁兼容網屏蔽效能等級由高至低分別為:T級?A級?B級?C級?D級?E級。一般統稱T級和A級為高等級屏蔽效能,B級和C級為中等級屏蔽效能,D級和E級為低等級屏蔽效能。一般結構件只需要注明需要達到哪一級即可,但是選用T級時需要注明具體的指標要求和其他特殊要求機柜通風孔的電磁屏蔽設計機柜通風孔的電磁屏蔽設計各權威機構或專家對電磁兼容都有自己的見解,互相略有不同。通俗的說電磁兼容(EMC)是設備或分系統在其電磁環境中能正常工作且不對該環境中的任何事物構成不能承受的電磁騷擾的能力。解決電磁兼容應該站在系統的角度,全面地看待問題。電磁兼容涉及電路設計、PCB布線、電纜設計、系統布局、結構設計等多方面問題,

3、甚至與軟件設計都有關系。2、解決EMC問題的手段當設備中“電磁干擾源耦合路徑敏感部件”三要素同時存在時,才會出現EMI問題。EMC設計就是針對三要素中的一個或幾個,采取某些技術措施,限制或消除其影響,從而得到兼容性好、成本和重量可接受的設計。從理論上講,單板是所有EMI問題的源頭,即“電磁干擾源”,是EMC設計的重中之重。應該花費90%的精力放在單板設計上面。結構和電纜屏蔽設計是解決“耦合路徑”的有效辦法,也是解決RE(目前最棘手的問題)的有效手段,但是一般不要提出太高的要求。由于結構屏蔽的工藝穩定性差、加工安裝影響十分大,其一致性差,設計時應該留較大的安全余量。結構的屏蔽是以成本為代價的,要

4、求越高,成本會急劇增加。結構屏蔽是實現產品電磁兼容的重要手段,完整的結構屏蔽體要達到90dB的屏蔽效能是毫不困難的。屏蔽體由于散熱、部件安裝、縫隙等問題降低了屏蔽效能。開孔時必須考慮到屏蔽輻射干擾的因素。電纜設計主要是線纜布局以及是否采用屏蔽電纜。單板的EMC設計、電纜設計這里不予討論,主要論述結構的屏蔽問題。3、結構對EMC的影響結構設計與產品EMC指標相關的主要有:輻射發射(RE),輻射敏感度(RS)-屏蔽、接地工頻磁場敏感度(MS)-磁屏蔽靜電放電(ESD)-接地傳導發射(CE),傳導敏感度(CS)-濾波器的接地結構設計影響最大的指標是輻射發射(RE),靜電放電(ESD),一般不考慮快速

5、瞬態脈沖串(EFT)、浪涌(SURGE)、電壓跌落與中斷(DIPS)三個指標。4、結構屏蔽的基礎理論按欲屏蔽的電磁場性質分類,通常分為三大類:電場屏蔽、磁場屏蔽及電磁場屏蔽。電場屏蔽的基本原理是利用金屬屏蔽體的電場屏蔽作用,其必須滿足完善的屏蔽和良好接地兩個條件才能完成電場屏蔽。磁場屏蔽的基本原理是利用高磁導率金屬屏蔽體進行磁場屏蔽。電磁場屏蔽的原理主要是基于電磁波穿過金屬屏蔽體產生波反射和波吸收的機理。反射主要取決于波阻抗與金屬的阻抗之比。比值越大,反射越大。因此:對于高阻場(電場)主要是反射,低阻場(磁場)幾乎沒有反射。這就是低頻磁場屏蔽十分困難的原因。在高頻段,為平面波,其波阻抗固定為3

6、77歐姆。電磁波在金屬材料中傳輸會發身衰減,衰減程度取決于材料的導磁率、導電率。對于電場,導電率高的材料衰減大;對于磁場,導磁率高的材料衰減大。顯然,材料越厚,衰減程度大,屏蔽效果好。5、縫隙與開孔對電磁屏蔽的影響5.1縫隙對屏蔽的影響當屏蔽體存在縫隙時,對反射和衰減的影響較大。反射:當縫隙最大尺寸大于人/4時,幾乎沒有屏蔽效果;小于人/20時有基本的屏蔽效果,小于人/100時有理想的屏蔽效果。當縫隙的深度較大時,由于多次反射的累計效果,可以大大提高縫隙的屏蔽效果,這就是波導通風板的原理。衰減:縫隙對電磁波衰減的影響見下圖所示,可見由于縫隙的存在減弱了衰減作用。設在金屬屏蔽體中有一無限長縫隙,

7、其間隙為g,屏蔽體厚度為如入射電磁波的磁場強度為H0,泄漏到屏蔽體中的磁場強度為Hp,當趨膚深度0.3g,WHp=H0-?t/g公式表明:t越大,g越小,泄漏越小。當縫隙的直線尺寸接近波長時,屏蔽體本身可能成為輻射體單個縫隙的屏效近似計算(平面波)SE=20lg(1+N)2/4N+27.3t/g式中:N=j6.69fgX10-5f瀕率(乂取)g:縫隙的長度(cm)t:縫隙深度(cm)實際應用中困難在于縫隙的長度g如何取值,應該根據緊固點的距離、零件的剛性以及結合面的表面特性決定最終取值。從經濟性和可操作性的角度考慮,緊固點距離取以下經驗值:對于型材、壓鑄件之間的配合,取150-200,甚至更大

8、;對于鈑金件之間,特別是單層板直接連接,例如右圖,取20-50。具體取值還需考慮縫隙的深度以及基材的剛性和表面狀態等因素。例如,當折彎次數多時,由于零件的剛性好,可以取大值;如果僅僅是單層鋼板(或鋁板)直接壓緊,由于剛性差,應該取小值。舉例:兩個1.5mm鋼板,折彎10mm,螺釘間距25mm,屏效大約為1GHz:35dB。從工程實際的角度看片面要求緊固點多是不實際的,再者一般要求縫隙的最大尺寸為mm級,單單要求緊固點多也是沒有意義。為了提高縫隙的屏效,可采取的措施有:提高零件的剛性、表面精度等增加縫隙的深度在縫隙中安裝屏蔽材料5.2開孔對屏蔽的影響5.2開孔對屏蔽的影響由于散熱、安裝按鈕、開關

9、等原因,需要在屏蔽體上開圓形、正方形或矩形的孔洞,如圖3所示,這時應注意孔的方向,以保證渦流能在材料中的均勻分布。顯然(d)效果較好,3)和(c)不能達到屏蔽要求,有可能成為狹縫天線。設孔面積為S,屏蔽體面積為A,當滿足AS,圓孔的直徑或方孔的邊長比波長小的多時,有Hp=4(S/A)3/2H0若有n個孔構成陣列孔,貝心Hp=4n(S/A)3/2H0在實際使用中,陣列孔的屏效工程計算公式如下:SE=Aa+Ra+Ba+K1+K2+K3Aa:孔的傳輸衰減Ra:孔的單次反射損耗Ba:多次放射修正1:孔個數有關的修正項K2:趨膚深度不同引起的低頻修正項K3:相鄰孔耦合的修正項該計算公式經過美國軍方某實驗

10、室反復測試驗證過,是比較實用的計算公式。舉例:鋼板,孔徑3.2,間距4.5,板厚1.2,數量900個,屏效30MHz:50dB,1GHz:35dB5.3提高開孔的屏蔽效能的措施對于陣列孔,影響因素最大的是孔的深度,其次是孔的最大尺寸。當散熱與屏蔽存在矛盾時,比較理想的方式是增加孔的深度,同時增加孔的最大尺寸,或者減小孔的最大尺寸,同時減小孔間距(增加孔的數量)。工程實際中,陣列孔的屏蔽效能最高為30dB/1GHz。如果需要更高等級,或者屏蔽和散熱矛盾十分突出,可以考慮采用波導通風板。波導通風板的屏蔽效能可以十分高(一般至少可以達到60dB/1GHz),孔隙率大(高于90%),是一種理想的通風方

11、式。但必須注意其昂貴的價格,還有目前應用還不成熟,除非特殊情況,一般不建議使用。通風孔的屏蔽效能穩定性、一致性十分好,設計時基本上不必考慮安全余量問題。5.4屏蔽開孔部件的選用為了減少輻射,一般情況下對開孔可以進行屏蔽。屏蔽材料大致分為5類:1.金屬絲網金屬絲網是通過對金屬薄板切縫,再整體拉伸而制成的。金屬絲網通風量大,成本低,是目前通風孔屏蔽(民用)主要采用的一種方法。但這種材料的最大缺點是高頻性能較差,尤其對高于500MHz以上的電磁波幾乎不起屏蔽作用,因此已不能滿足現代電子設備的屏蔽要求。2.打孔金屬板打孔金屬板是在金屬板上采用數控鉆床(沖床)打出通風孔陣而制成的,是目前各類設備,尤其是

12、民用設備應用最多的一種通風屏蔽形式,所具有的優點與金屬絲網相同。這種材料的缺點仍然是高頻性能較差,其屏蔽效能隨頻率的增加而以20dB/10倍頻程下降。(例如3孔陣的打孔金屬板在1GHz時,屏蔽效能只有20dB左右),從而大大限制了打孔金屬板的使用范圍。3.波導通風窗鋁制波導通風窗:鋁制波導通風窗是采用普通鋁箔經涂膠粘接、拉伸成型、固化、與外框連接、導電處理等工藝過程而制成的。具有通風量大、重量輕、高頻性能好的突出優點,是目前各類電子設備,尤其是軍用電子設備應用最多的屏蔽通風部件。其不足是通風窗由鋁材制成,因而其低頻磁屏蔽效能較差。鋼制波導通風窗:鋼制通風波導窗是采用碳鋼帶經沖壓成型、拼接、真空釬焊而制成的。與鋁制通風波導窗相比,其

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