電磁兼容——屏蔽學習心得

EMC（電（diàn）磁兼容）是設備的一種（zhǒng）能力，它要（yào）求設備在其電磁環境中能正常完成它的功能，又不至於因為環境幹擾而影響其正常（cháng）工作。產品的 EMC 性能直接關係到（dào）產品的工作穩定性、環境適應能力。EMC 設計是通信產品設計中（zhōng）不可（）缺少的（de）重要組成部分。 EMC 設計（jì）中比（bǐ）較關鍵的一項就是有關設備（bèi）的屏蔽設計。屏蔽能（néng）有效地抑製通過空間傳播的電磁幹擾。采用屏蔽的目的有兩個：一是限製內部的輻（fú）射電磁能越過（guò）某一區域；二是防止外（wài）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。

目前（qián），屏蔽係統已經為越來越多的用戶所認識，它在電磁（cí）兼（jiān）容方麵的良好性能也正在為越來越多（duō）的人所認（rèn）可。屏蔽係統具有良好的電磁兼（jiān）容性，可以提供安全（quán）、高速（sù）、穩定的信息傳輸通（tōng）道。屏蔽係統擁有一套完整的屏蔽、接地體係，提供最完整、最（）全（）麵的電（diàn）纜、部件及端到端全屏蔽解決方案，以滿足當今網絡日益提（tí）升的需（xū）求。對於屏蔽係（xì）統而言，接地是至關重（chóng）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（píng）蔽係統的應用

1．信息（xī）安全：提高信息傳輸的安全性保證敏感數據不外漏，是選擇屏蔽係統最重要的一個（gè）原因。隨著網絡信息化的（de）普及，信息安全的（de）重要性已經越來越（yuè）被廣大用戶所重視，防止信（xìn）息（xī）泄露就成為一個至關重要的問題。

2．高速網絡：相對於100M和1000M的網絡來說高速網絡由於編碼更複雜（zá）等原因，對外界的（de）幹擾更加敏感，通訊更容易受到外界的幹擾（rǎo）。對屏（píng）蔽係（xì）統而言，屏蔽層屏蔽的不僅僅是外界電磁幹擾，線纜之（zhī）間的幹擾也同（tóng）樣被隔離，屏蔽布線係統對ANEXT產生的影響具（jù）有先天的技術優勢（shì），所以屏蔽係（xì）統相對高速的網絡運行更加穩定可（kě）靠。

3．特殊的（de）傳輸環境：特殊的安（ān）裝環境需要對外（wài）界（jiè）的電磁（cí）幹擾（rǎo）加以（yǐ）防護，比如建築（zhù）物附近有電台、電視（shì）台等強射（shè）頻源，或者在大型動力（lì）裝置（zhì）附近，或者是各（gè）種的（de）工業（yè）環境。這些環境中均有明確存在的連續或間斷工作的強電磁幹擾。在布線係統實（shí）施之前，雖然這（zhè）些幹擾對網絡運行的影響很難定量分析（xī），但使用屏（píng）蔽係統可以更好地保障網絡通訊正常運行。

二．屏弊的設計

1．屏（píng）蔽（bì）室：能（néng）提供電平低而穩定的環境，它為測量精度的提高，測量的可靠（kào）性和重複性（xìng）的改善（shàn）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的6個麵產生無規則的漫反射（shè），特別在輻射發射測（cè）量和輻射敏感測量中表現更為嚴重導致在屏蔽室裏產（chǎn）生巨大的誤差。

2．混合波室：在一個長方體屏蔽室裏放置一個旋轉的大的金屬反射體來實現一個均勻場（chǎng）環境。所以（yǐ）在涽（hūn）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（shǐ）量和。另外扇葉（yè）的旋轉改變（biàn）了（le）電磁波抵達這一點的路徑長（zhǎng）度（dù）和波的反射次數。從統計意義上講，腔體內的場將（jiāng）不會有明顯的諧振場結構（gòu），最終在腔體的測試區內得（dé）到（dào）統計上均勻的，認意極化的，各項通行（háng）的場環境。

3．橫電磁室：由3個部分組成：主體段、過渡段（duàn）、矩形同軸連接線，橫電磁室將輸入能量轉換為均勻磁場，因而消除了由使用（yòng）天線可能帶來的長得不均勻性（xìng）問題。同時GTEM室地隔板（bǎn）與（yǔ）漸變的波導壁在終（zhōng）端都是匹配連接地，因此（cǐ）消除了其他設備所固有的反（fǎn）射（shè）和諧振現象。

三．屏蔽的應用

1．機櫃（或屏蔽盒）的屏蔽：

實（shí）際中的電磁屏蔽（bì）體都不是一個全封閉的屏蔽體，亦即它在電氣上不是連（lián）續均勻的。在實際的機箱（xiāng）和屏蔽盒結構設計中，通常都有電源線和控製線的（de）引入和（hé）引出，在麵板部分還有操作鍵、顯示屏的開孔，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（de）機箱會降低其屏（píng）蔽效能。下麵是對機箱設計中的一些基本做法：

（1）結構材料（liào） ① 適用於底板和機殼（ké）的（de）材料大多數是良導體，如銅、鋁等，可以屏蔽電場，主（zhǔ）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（liào），如高導磁率合金和鐵。主要的屏蔽機理是吸收而不是（shì）反射； ③ 在強電磁場環境中（zhōng），要求材料能（néng）屏蔽（bì）電場和（hé）磁場兩種成分，因此需要結構上完好的鐵磁材料。屏蔽（bì）效率直接受材料厚度以及搭接和接地方法好壞的影響；④ 對於塑料（liào）殼體，是在其內壁噴塗屏蔽層，或在汽塑時摻入金屬纖維。

（2）縫隙：① 在（zài）底板和機殼的每一條縫和不連續（xù）處要（yào）盡可能好地搭接。最壞的電搭接對殼體（tǐ）的屏（píng）蔽效能起（qǐ）決（jué）定性作用；② 保證（zhèng）接縫處金屬對金（jīn）屬的（de）接觸，以防電磁能的泄漏（lòu）和輻射。

（3）穿透和開口：① 要注意由於電纜穿過（guò）機（jī）殼使整體屏蔽效（xiào）能降低的程度，典（diǎn）型的未濾波的導線穿（chuān）過屏蔽體時，屏（píng）蔽（bì）效能（néng）降低 30dB以上。② 電源線（xiàn）進入機殼時，全（quán）部（bù）應通過濾波器盒。濾波器的輸入端最（zuì）好能穿出到屏蔽機殼外；若濾波器結構不宜穿出機殼，則應在電源線進入機殼處專為濾波器設置一隔艙。③ 信（xìn）號線（xiàn）、控（kòng）製線進入或穿出機殼時，要通過適當的濾（lǜ）波器。具有濾波插針的多芯連接器（qì）（插座）適用於這種場合使用。

（4）搭接：① 盡（jìn）可能用同樣的金屬搭接。保證搭接的直流電阻不大於 2.5 毫歐；② 對不（bú）同（tóng）金屬進行搭接要注意各種金屬在電（diàn）化學序列表中的相對位置。電位差要盡可能小，並（bìng）有合適的防腐蝕措施。當（dāng）級別相差較遠的金（jīn）屬搭接時，需在兩金屬表麵間放（fàng）入一個中間級別的金屬墊（diàn）圈； ③ 修整搭接表（biǎo）麵，以（yǐ）便得（dé）到最（zuì）大的接（jiē）觸麵積 ；④ 搭接前清洗所有配接表麵。為防止氧化，在清除了保護層之後就馬上搭接（jiē）配合表麵（miàn）； ⑤ 對（duì）於永（）久性搭（dā）接應盡（jìn）可能用熔焊或銅焊（hàn）錫（xī）焊連接所

有的接合麵。射頻搭接應優先采用永（）久性搭接。

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（cháng）敏感（gǎn）易受到其他插箱幹擾時，有必要考慮插箱的屏蔽性能（néng），插箱的屏蔽比（bǐ）較（jiào）複（fù）雜，一般可采用以下方（fāng）式：（1）麵板（bǎn）采（cǎi）用金屬麵板，一般（bān）使用 U 形麵板；（2）為保證麵板間（jiān）的良好搭接，最好使用金（jīn）屬簧片；（3）麵板與機框間最好用金屬簧片或（huò）導電襯墊保證搭接；（4）機框的搭接必須（xū）良好保證； （5）插箱的上下一般有通風散熱要求，可使用多孔薄板；（6）為（wéi）及時泄放麵板上的靜電，麵板上最好有一金屬插針，此插針有靜電泄放和定位兩個作用；在機框內對應插針處必須有定（dìng）位孔和接地簧（huáng）片配合。

3．電纜的屏蔽：由於電磁波存在（zài）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（duì）於各物件的屏（píng）蔽得慎重規劃。在各物件中（zhōng），首（shǒu）重電纜之屏蔽，電纜的屏蔽最常使用編織的金屬網，而影響其屏蔽效能的因素（sù）包（bāo）括：屏蔽材料及厚度，屏蔽（bì）層的終結方法及所使（shǐ）用的接頭，線上的駐波比，電纜本身的長度及方向；此外（wài），就實（shí）際上，電纜加屏蔽層後的柔（róu）軟度亦應重視。 此外，電纜的屏蔽層應（yīng）加（jiā）以絕緣，因為不（bú）當的（de）接地會產生雜訊（xùn）；同時，除了同軸電纜（lǎn）之外，屏蔽層不應視為（wéi）信號之回（huí）線。另外，用於傳（chuán）送（sòng）高頻信（xìn）號的電纜（lǎn）其屏蔽層應兩端接地。除（chú）了電纜得加屏（píng）蔽（bì）層之外，接頭也應一並考慮；同時，接頭（tóu）的屏蔽應予以適當的接地，而其（qí）屏蔽效（xiào）能應不低於電纜屏蔽。

四．屏蔽材料的發展方向

(1)高分子導電（diàn）塗料：

高分子導電塗料是（shì）用金屬粉（fěn）末、碳粉、石墨等導電（diàn）填料與高分子聚合物如環氧樹脂、聚氨酯、丙烯酸（suān）樹脂等混合後，塗於塑料表麵（miàn）製成的，由於其具有易在（zài）複雜（zá）形狀表麵（miàn）塗敷，成本低廉等優點，現在越來（lái）越（yuè）受到青睞。導電（diàn）塗料的種類主要有（yǒu）銀係、碳係、銅係、鎳係等。銀係的化學性質穩定,導電性能好，屏蔽效果（guǒ）可達（dá）65dB以上。

(2)複合型屏蔽材料：

複合屏蔽材料是目前研究比較（jiào）熱門的一類新型屏蔽（bì）材料，由絕緣的合成樹脂、良導電性能（néng）材料及添（tiān）加劑混合加工製成。根（gēn）據填充材料類型的不同，大致可分為金屬纖維複合材料和非金屬纖維複合材料兩大類。

(3)導電織（zhī）物：

導電織物就是（shì）在一般紡織品表麵鍍上金屬，或者將金屬纖（xiān）維編入（rù）紡（fǎng）織品中，使之既具有金（jīn）屬良（liáng）好的屏蔽效能，同時又不失紡織（zhī）品原有的柔韌性等特征。其品種主要有（yǒu）碳纖維與普通纖維混紡織物、金（jīn）屬纖維無紡布、普通化纖絡（luò）合銅纖維織物等。由於方便、質輕等優點,現在導電（diàn）織物正成為研究的（de）熱（rè）點。

(4)發泡材料：

發泡材料大致包括發（fā）泡金屬和發泡塑料兩大類。發泡金屬是金屬和空氣的複合材料，根據其內部氣泡的形態可（kě）把發泡金屬分成兩種：氣泡（pào）獨立（lì）存在的獨立氣泡型和氣泡連續分布的連續氣泡型。許多金屬材料如碳鋼、不鏽鋼、鋁（lǚ）、銅、鉛、鈦、銀、鎳基超合金等都可製成發泡金屬；其中又以（yǐ）發泡（pào）鋁技術（shù）最為成熟、應（yīng）用最為廣（guǎng）泛。由於其結構上多孔的特點,使得電磁波在金（jīn）屬內部的吸（xī）收損耗和多次反射，損耗大大增加,因此厚度很薄就可起到很好的屏蔽效果。

五．電磁屏蔽（bì）技術中還存在以下困難有待解決：

降低屏蔽材料的厚度，同時也降低了材料的（de）屏（píng）蔽效能，這與（yǔ）結構設計（jì）要求增加強度和厚度（dù）相矛盾。阻抗匹配也是屏蔽吸波（bō）材料開發的難點，理想情況是一種材料（liào）的電導率和磁導率越高越好，然而對於單組（zǔ）分材料很難同時具備較高的介電常數和磁導率：低頻磁場屏蔽仍（réng）然是電磁屏蔽中（zhōng）的難點，目前常用的方法是采用多（duō）重屏蔽和遠離場源，但更有效的措施還（hái）需進一步研究。複合屏蔽材料和結（jié）構（gòu）由於其設（shè）計功能上的限製，工藝成型難度較大。

六．總之屏蔽設計是EMC 設計中相當重要的一環，屏蔽措施的好壞直接關（guān）係到整個係統的 EMC 效果。但由於電磁波無處不在（zài），所以屏蔽也（yě）是一個多樣、複雜和充滿變化的問（wèn）題（tí），隻有在（zài）在每個可能受到電磁幹擾的地（dì）方都多加注意，從細微之處抓起，才能達到較好的屏蔽效果。所以作為一名當（dāng）代大學生，我們應當好好（hǎo）學習，掌（zhǎng）握豐富的文化知識和總（zǒng）結實踐經驗，為其屏蔽技術的發（fā）展做出一點貢獻。