《电子设备的电磁屏蔽设计技术》-毕业论文设计（学术).doc

PAGE 精品 摘要 在人类进入信息化的时代，随着科学的进步，电子技术的发展,辐射无孔不入，电磁干扰越来越严重。所以电磁兼容设计已经成为产品设计中十分重要的一项内容。在电子设备及电子产品中,电磁干扰能量通过传导性耦合和辐射性耦合来传输。为满足电磁兼容性要求,对传导性耦合需采取滤波技术,对辐射性耦合则需采用屏蔽技术来加以抑制。电磁屏蔽已成为解决电磁兼容问题的最重要手段之一,大部分电磁兼容问题都可以通过电磁屏蔽来解决。因此电磁屏蔽技术在生活中有很大的重要性。在利用电磁屏蔽技术的同时应该对其充分了解。本文详细讨论了电子设备的电磁屏蔽设计技术，系统地分析了电子设备电磁屏蔽的技术原理，屏蔽效能的计算方法，各种屏蔽材料的性能和应用场合，屏蔽的各种注意事项，孔眼的屏蔽效能的计算，屏蔽效能的检测以及特殊部位的特殊屏蔽措施。 关键词： 电磁兼容；电磁屏蔽；屏蔽材料；屏蔽效能 引言 在人类进入信息化社会的今天，电磁波作为一种资源已在0Hz~400 GHz的宽频率范围内广泛地应用在电子设备中，随之而来的电磁干扰电就从低频到微波波段，无孔不入地辐射或传导给运行中的设备和周围的环境，给设备、系统及生态带来了越来越严重的危害。 目前，世界各国都越来越重视电磁干扰和电磁兼容问题，相继开展了对电磁兼容的研究，并制定如电磁辐射卫生标准，我国也不例外，如3C认证及其改进、国军标CE/RE、民标GJB9254等相关一系列电磁辐射标准。在已实施有关规定的国家中，凡电磁波干扰的控制达不到标准的电子电气产品不允许出厂和进口，用以限制电磁辐射的影响。这些受各种电磁辐射标准控制的电子产品从儿童玩具到各种大型电子设备，涉及的产品非常广泛。随着贸易全球化的发展，对电子设备的电磁辐射的控制标准的落后，就会在国家对外电子设备出口中形成贸易壁垒，严重阻碍相对落后国家对外经济的发展。这种由于电磁辐射控制标准的实施形成的贸易壁垒效应也促使各个国家重视电子设备在电磁辐射方面规范的制定，并加强对电子设备尤其是对外出口电子设备电磁辐射的研究和控制。 电磁兼容性指的是设备(分系统、系统)在共同的电磁环境中能一起执行各自功能的共存状态，包含两方面的含义：(1)设备不会由于受到处于同一电磁环境中其它设备的电磁发射导致或遭受不允许的降级，(2)它也不会使同一电磁环境中其它设备(分系统、系统)因受其电磁发射而导致或遭受不允许的降级。电磁屏蔽是解决电子设备电磁兼容问题的重要手段之一，大部分电磁兼容问题都可以通过电磁屏蔽来解决，特别是随着电路工作的频率日益提高，单纯依靠线路板设计往往不能满足电磁兼容标准的要求。电子设备的屏蔽设计与传统的结构设计有许多不同之处，一般地在结构设计时如果没有考虑屏蔽问题，很难满足电磁兼容性要求。所以，在设计电子产品时，必须从一开始就考虑电磁屏蔽问题。 1 电磁屏蔽的技术原理 电磁屏蔽是电磁兼容技术的主要措施之一。即用金属屏蔽材料将电磁干扰源封闭起来，使其外部电磁场强度低于允许值的一种措施。或用金属屏蔽材料将电磁敏感电路封闭起来，使其内部电磁场强度低于允许值的一种措施。电磁屏蔽的作用原理是利用屏蔽体对电磁能流的反射、吸收和引导作用(图1)。电磁屏蔽不仅对辐射干扰有良好的抑制效果，而且对静电干扰和传导耦合干扰的电容性耦合、电感性耦合均有明显的抑制作用。 吸收损耗 吸收损耗 透视波 入射波 反射波 反射损耗 屏蔽区域 反射吸收作用 电磁场引导作用 图1 屏蔽原理示意图 1.1 静电屏蔽 用完整的金属屏蔽体将带正电导体包围起来，在屏蔽体的内侧将感应出与带电导体等量的负电荷，外侧出现与带电导体等量的正电荷，因此外侧仍有电场存在。如果将金属屏蔽体接地，外侧的正电荷将流入大地，外侧将不会有电场存在，即带正电导体的电场被屏蔽在金属屏蔽体内。如图2是用电力系统表示仪器金属外壳的屏蔽作用。壳外的带电体能使金属外壳感应带电，但电力线不能穿入壳内。 图2 金属外壳的屏蔽作用 1.2 交变电场屏蔽 为降低交变电场对敏感电路的耦合干扰电压，可以在干扰源和敏感电路之间设置导电性好的金属屏蔽体，并将金属屏蔽体接地。交变电场对敏感电路的耦合干扰电压大小取决于交变电场电压、耦合电容和金属屏蔽体接地电阻之积。只要设法使金属屏蔽体良好接地，就能使交变电场对敏感电路的耦合干扰电压变得很小。 1.3 交变磁场屏蔽 交变磁场屏蔽有高频和低频之分。低频磁场屏蔽是利用高导磁率的材料构成磁力线的低磁阻通路，使大部分磁场被封在屏蔽体内。屏蔽体的导磁率越高，厚度越大，磁阻越小，磁场屏蔽的效果越好。当然要与设备的重量相协调。高频磁场的屏蔽是利用高导电率的材料产生的涡流的反向磁场来抵销干扰磁场而实现的。 1.4 交变电磁场屏蔽 一般采用导电率高的材料作屏蔽体，并将屏蔽体接地而为零电