电子设备的电磁屏蔽

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[摘 要] 消除电子设备电磁干扰最好的防护措施就是对电子设备进行电磁屏蔽,本文论述了电子设备的几种常见电磁屏蔽原理并提出了电子通信设备具体的电磁屏蔽措施.

[关 键 词 ] 电子通信设备 电磁干扰防护 屏蔽技术

电子通信设备在加电工作的时候,在其外部和内部存在着各种电磁干扰信号,干扰信号会影响电子设备的正常工作.这些外部干扰信号是指除电子通信设备所要接收的信号以外的外部电磁波信号.有自然产生的信号,如宇宙干扰、大气放电等干扰信号,也有人为所产生的干扰信号.内部干扰是由于电子通信设备在加电时存在着内部寄生耦合.寄生耦合有电容耦合、电感耦合,这不是人为设计的.为了保证电子设备正常地工作,就需要防止来自产品外部和内部的各种电磁干扰信号,而对于这些干扰信号最好的防护措施就是电磁屏蔽.

一、电子设备电磁屏蔽的原理

在电子设备进行电磁兼容性设计过程中,屏蔽是最常用的电磁干扰的防护措施.屏蔽就是用屏蔽体将干扰源或敏感体（受干扰的设备或部件）包围起来,以隔离被包围部分与外界电的、磁的或电磁的相互干扰,是解决电磁兼容问题最重要的手段之一.屏蔽是一种直接而有效地控制电磁干扰的方法,它对电磁辐射有良好的抑制作用,主要用于切断通过空间辐射的干扰传输途径.按照屏蔽的作用原理来分类,一般可将屏蔽分成以下几类：

1.电场的屏蔽

电场的屏蔽是为了抑制寄生电场耦合,隔离静电或电场干扰.由于产品内的各种元件和导线都具有一定电位,高电位导线相对的低电位导线有电场存在,也即两导线之间形成了寄生电容耦合.通常把造成影响的高电位叫感应源,而被影响的低电位叫受感器.实际上凡是能幅射电磁能量并影响其它电路工作的都称为感应源(或干扰源),而受到外界电磁干扰的电路都称为受感器.电场屏蔽的最简单的方法,就是在感应源与受感器之间加一块接地良好的金属板,就可以把感应源与受感器之间的寄生电容短接到地,达到屏蔽的目的.

2.磁场的屏蔽

磁场的屏蔽主要是为了抑制寄生电感耦合.对于恒定磁场和低频(低于100kHZ)磁场采用导磁率高的铁磁性材料做屏蔽物.其原理是利用铁磁材料的高导磁率对干扰磁场进行分路.磁场有磁力线,磁力线通过的主要路径为磁路,与电路具有电阻一样,磁路也有磁阻,将铁磁材料置于磁场中时,由于铁磁材料的u比空气的u高得多,因此,铁磁材料的磁阻Rc比空气的磁阻Rc小得多,磁通将主要通过铁磁材料,而通过空气的磁通将大为减小,从而起到磁场屏蔽作用.

3.电磁场的屏蔽

除了静电场和恒定磁场外,电场和磁场总是同时出现的.从上面电场屏蔽和高频磁场屏蔽的讨论中可以看出,只要将高频磁场的屏蔽物良好地接地,就能同时达到电磁场屏蔽的要求,即达到电场和磁场同时屏蔽的目的.

二、电子设备电磁屏蔽的措施

1.连接电缆的屏蔽.

电子通信设备内部产生的电磁能量可以通过电子设备的信号输入、输出接口以及连接电缆而泄露到设备外部,这些地方对整机电磁发射电平的高低影响很大.

对于连接电缆电磁屏蔽的处理措施：

将连接电缆屏蔽起来,这相当于将屏蔽体延伸到了电缆端部.常用的屏蔽电缆有单层编织网电缆、双层编织丝网电缆以及编织丝网和金属箔组合封装电缆.对电缆导线上的信号进行滤波处理,滤除电缆导线上的干扰.通常采用电源滤波器进行滤波,滤波器应尽量安装在设备的出口/入口处,并尽量做到输入/ 输出隔离.

2.电路的屏蔽

电子产品的正常功能受到破坏的原因,不仅是由于信号在电气装置连线上产生失真,或在电气安装连线上出现交叉干扰,而且还来源于设备内不同单元之间的相互干扰.我们可以利用单独屏蔽(就是将要屏蔽的电路和元件、部件装在独立的屏蔽盒中,使之成为一个独立部件)和双层屏蔽(当干扰电场很强时,用单层屏蔽不能满足要求,而必须采用双层屏蔽,即在一个屏蔽盒外面再正确地加一个屏蔽盒).

3.电源的电磁屏蔽

电子设备的电源输入插座采用带滤波的电源插座,电源输入端装电源滤波器.滤波器之所以有很好的滤波性能,一方面是因为它直接安装在电缆的入口处,另一方面是因为它直接与金属机箱连接,对电磁信号具有很低的等效接地阻抗.安装时必须使用电磁密封衬垫,保持滤波器与机箱的良好搭接.因为滤波器中的重要器件是电容器,它会将信号线上的干扰旁路到机箱上,这样在滤波器和机箱的接触面上会有较强的干扰电流流过,如果滤波器和机箱之间搭接不好,就会产生很强的电磁泄露.

三、结束语

电子设备的电磁屏蔽设计是不可忽视的问题,直接影响到电子设备工作的可靠性.在电子设备的结构设计中需要对设备的电磁屏蔽进行分析,并对各种屏蔽方法进行比较,最终采取合适的屏蔽措施,实现电子设备的最佳屏蔽.