（2）通風(fēng)孔

 

該類孔面積和最大線度尺寸較大，通風(fēng)孔設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于通風(fēng)部件的選擇與裝配結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。在滿足通風(fēng)性能的條件下，應(yīng)盡可能選用屏效較高的屏蔽通風(fēng)部件。

 

（3）觀察孔與顯示孔

 

該類型孔面積和最大線度尺寸較大，其設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于屏蔽透光材料的選擇與裝配結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。

 

（4）連接器與機(jī)箱接縫

 

這類縫的面積與最大線度尺寸均不大，但由于在高頻時(shí)導(dǎo)致連接器與機(jī)箱的接觸阻抗急劇增大，從而使得屏蔽電纜的共模傳導(dǎo)發(fā)射變大，往往導(dǎo)致整個(gè)設(shè)備的輻射發(fā)射出現(xiàn)超標(biāo)，為此應(yīng)采用導(dǎo)電橡膠等連接器導(dǎo)電襯墊。

 

由于輻射源分為近區(qū)的電場(chǎng)源、磁場(chǎng)源和遠(yuǎn)區(qū)的平面波，因此屏蔽體的屏蔽性能依據(jù)輻射源的不同，在材料選擇、結(jié)構(gòu)形狀和對(duì)孔縫泄漏控制等方面都有所不同。在設(shè)計(jì)中要達(dá)到所需的屏蔽性能，則需首先確定輻射源，明確頻率范圍，再根據(jù)各個(gè)頻段的典型泄漏結(jié)構(gòu)，確定控制要素，進(jìn)而選擇恰當(dāng)?shù)钠帘尾牧?，設(shè)計(jì)屏蔽殼體。

 

綜上所述，孔縫抑制的設(shè)計(jì)要點(diǎn)歸納為：

 

（1）合理選擇屏蔽材料；

 

（2）合理設(shè)計(jì)安裝互連結(jié)構(gòu)。

 

 

機(jī)箱上不可避免地會(huì)有各種孔洞，這些孔洞最終決定了屏蔽體的屏蔽效能（假設(shè)沒(méi)有電纜穿過(guò)機(jī)箱）。一般可以認(rèn)為，屏蔽機(jī)箱在低頻時(shí)的屏蔽效能主要取決于制造屏蔽體的材料，在高頻時(shí)的屏蔽效能主要取決于機(jī)箱上的孔洞和縫隙。當(dāng)電磁波入射到一個(gè)孔洞時(shí)，孔洞的作用是相當(dāng)于一個(gè)偶極天線。當(dāng)縫隙的長(zhǎng)度達(dá)到1/2時(shí)，其輻射效率最高（與縫隙的寬度無(wú)關(guān)）。也就是說(shuō)，它可以入射到縫隙的全部能量輻射出去，如圖所示。

 

圖  孔縫的電磁泄漏

 

在遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)，如果孔洞的最大尺寸L小于λ/2，一個(gè)厚度為0的材料上的縫隙的屏蔽效能為：

 

 

如果L大于λ/2，則SE=0（dB）。

 

式中SE──屏蔽效能（dB）；

 

L──孔洞的長(zhǎng)度（mm）；

 

H──孔洞的寬度（mm）；

 

f──入射電磁波的頻率（MHz）。

 

這個(gè)公式計(jì)算的是最壞情況下（造成最大泄露的極化方向）的屏蔽效能，實(shí)際情況下屏蔽效能可能會(huì)更高一些。

 

在近場(chǎng)區(qū)，孔洞的泄露還與輻射源是磁場(chǎng)源有關(guān)。當(dāng)輻射源是電場(chǎng)源時(shí)，孔洞的泄露比遠(yuǎn)場(chǎng)小（屏蔽效能高）；而當(dāng)輻射源是磁場(chǎng)源時(shí)，孔洞的泄露比遠(yuǎn)場(chǎng)大（屏蔽效能低）。對(duì)于不同電路阻抗Zc的輻射源，計(jì)算公式如下：

 

若ZC＞（7.9/Df）：（電場(chǎng)源）

 

 

若ZC＜（7.9/Df）：（電場(chǎng)源）

 

 

式中SE──屏蔽效能（dB）；

 

L──孔洞的長(zhǎng)度（mm）；

 

H──孔洞的寬度（mm）；

 

f──入射電磁波的頻率（MHz）。

 

這個(gè)公式計(jì)算的是最壞情況下（造成最大泄漏的極化方向）的屏蔽效能，實(shí)際情況下屏蔽效能可能會(huì)更高一些。

 

需要注意的問(wèn)題是，對(duì)于磁場(chǎng)輻射源，孔洞在近場(chǎng)區(qū)的屏蔽效能與電磁波的頻率沒(méi)有關(guān)系，也就是說(shuō)，很小的孔洞也可能導(dǎo)致較大的泄漏。這時(shí)影響屏蔽效能的一個(gè)更重要參數(shù)是孔洞到輻射源的距離。孔洞距離輻射源越近，泄漏越大。這個(gè)特點(diǎn)往往導(dǎo)致屏蔽體發(fā)生意外的泄漏。因?yàn)樵谄帘误w上開(kāi)孔的一個(gè)目的是通風(fēng)散熱，這意味著會(huì)很自然地將孔洞設(shè)計(jì)在靠近發(fā)熱源附近，而發(fā)熱源往往是大電流的載體，在其周圍有較強(qiáng)的磁場(chǎng)。結(jié)果，無(wú)意識(shí)地將孔洞開(kāi)在強(qiáng)磁場(chǎng)輻射源的附近。因此，在設(shè)計(jì)中，要注意孔洞和縫隙要遠(yuǎn)離電流載體，例如線路板、電纜、變壓器等。

 

當(dāng)N個(gè)尺寸相同的孔洞排列在一起，并且相距較近（距離小于λ/2）時(shí)，孔洞陣列的屏蔽效能會(huì)下降，下降數(shù)值為10lgN。

 

因?yàn)榭锥吹妮椛溆蟹较蛐?，因此在不同面上的孔洞不?huì)明顯增加泄漏，利用這個(gè)特點(diǎn)可以在設(shè)計(jì)時(shí)將孔洞放在屏蔽機(jī)箱的不同面，避免某一個(gè)面的輻射過(guò)強(qiáng)。

 

 

如果導(dǎo)體從屏蔽體中穿出去，將對(duì)屏蔽體的屏蔽效能產(chǎn)生顯著的劣化作用。這種穿透比較典型的是電纜從屏蔽體中穿出。

 

 

電纜穿透的作用是將屏蔽體內(nèi)外通過(guò)導(dǎo)線連通，等效于兩個(gè)背靠背的天線，對(duì)屏蔽體的屏蔽有極大的影響。

為了避免電纜穿透對(duì)屏蔽體的影響，可以從幾個(gè)方面采取措施：

 

1）采用屏蔽電纜時(shí)，屏蔽電纜在出屏蔽體時(shí)，采用夾線結(jié)構(gòu)，保證電纜屏蔽層與屏蔽體之間可靠接地，提供足夠低的接觸阻抗。

 

2）采用屏蔽電纜時(shí)，用屏蔽連接器轉(zhuǎn)接將信號(hào)接出屏蔽體，通過(guò)連接器保證電纜屏蔽層的可靠接地。

 

3） 采用非屏蔽電纜時(shí)，采用濾波連接器轉(zhuǎn)接，保證電纜與屏蔽體之間有足夠低的高頻阻抗。

 

4） 采用非屏蔽電纜時(shí)，電纜在屏蔽體的內(nèi)側(cè)（或者外側(cè)）要足夠短，使干擾信號(hào)不能有效地耦合出去，從而減小了電纜穿透的影響。

 

5） 電源線通過(guò)電源濾波器出屏蔽體，保證電源線與屏蔽體之間有足夠低的高頻阻抗。

 

 

接地是抑制電磁干擾、提高電子設(shè)備電磁兼容性的重要手段之一。正確的接地既能抑制干擾的影響，又能抑制設(shè)備向外輻射干擾；反之錯(cuò)誤的接地反而會(huì)引入嚴(yán)重的干擾，甚至使電子設(shè)備無(wú)法正常工作。

 

 

電子設(shè)備中的“地”通常有兩種含義：一種是“大地”，另一種是“系統(tǒng)基準(zhǔn)地”。接地就是指在系統(tǒng)的某個(gè)選定點(diǎn)與某個(gè)電位基準(zhǔn)間建立低阻的導(dǎo)電通路。“接大地”就是以地球的電位作為基準(zhǔn)，并以大地作為零電位，把電子設(shè)備的金屬外殼、線路選定點(diǎn)等通過(guò)接地線、接地極等組成的接地裝置與大地相連接。

 

“系統(tǒng)基準(zhǔn)地”是指信號(hào)回路的基準(zhǔn)導(dǎo)體（電子設(shè)備通常以金屬底座、機(jī)殼、屏蔽罩或粗銅線、銅帶作為基準(zhǔn)導(dǎo)體），并設(shè)該基準(zhǔn)導(dǎo)體電位為相對(duì)零電位，但不是大地零電位，簡(jiǎn)稱為系統(tǒng)地。

 

接地的目的有兩個(gè)：一是為了安全，稱為保護(hù)接地。電子設(shè)備的金屬外殼必須接大地，這樣可以避免因事故導(dǎo)致金屬外殼上出現(xiàn)過(guò)高對(duì)地電壓而危及操作人員和設(shè)備的安全。二是為電流返回其源提供低阻抗通道。

 

 

實(shí)際上，各種地線都存在電氣上或是物理上的聯(lián)系，不一定有明確的劃分。在地系統(tǒng)中，有時(shí)一個(gè)地既承擔(dān)保護(hù)地，又承當(dāng)防雷地的作用；或既承擔(dān)工作地，又承當(dāng)保護(hù)地的作用。而不同功能的地連接，針對(duì)的電氣對(duì)象不同，其處理方

式的側(cè)重點(diǎn)還會(huì)有所差異。

 

 

保護(hù)接地是為了保護(hù)設(shè)備、裝置、電路及人身的安全，防止雷擊、靜電損壞設(shè)備，或在設(shè)備故障情況下，保護(hù)人身安全。因此在設(shè)備、裝置、電路的底盤及金屬機(jī)殼一定要采取保護(hù)接地。

 

保護(hù)地保護(hù)原理是：通過(guò)把帶故障電壓的設(shè)備外殼短路到大地或地線端，保護(hù)過(guò)程中產(chǎn)生的短路電流使熔絲或空氣開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，從而達(dá)到保護(hù)設(shè)備和人員安全的作用。

 

 

工作地是單板、母板或系統(tǒng)之間信號(hào)的等電位參考點(diǎn)或參考平面，它給信號(hào)回流提供了低的阻抗通道。信號(hào)質(zhì)量很大程度上依賴于工作接地質(zhì)量的好壞。由于受接地材料特性和其他技術(shù)因素的影響，接地導(dǎo)體的連接或搭接無(wú)論做的如何好，總有一定的阻抗，信號(hào)的回流會(huì)在工作地線上產(chǎn)生電壓降，形成地紋波，對(duì)信號(hào)質(zhì)量產(chǎn)生影響；信號(hào)越弱，信號(hào)頻率越高，這種影響就越嚴(yán)重。盡管如

此，在設(shè)計(jì)和施工中最大限度地降低工作接地導(dǎo)體的阻抗仍然是非常重要的。

 

 

濾波電路是由電感、電容、電阻、鐵氧體磁珠和共模線圈構(gòu)成的頻率選擇性網(wǎng)絡(luò)，低通濾波器是電磁兼容抑制技術(shù)中普遍應(yīng)用的濾波器。為了減小電源和信號(hào)線纜對(duì)外輻射，接口電路和電源電路必須進(jìn)行濾波設(shè)計(jì)。

 

濾波電路的效能取決于濾波電路兩邊的阻抗特性，在低阻抗電路中，簡(jiǎn)單的電感濾波電路可以得到 40dB 的衰減，而在高阻抗電路中，幾乎沒(méi)有作用；在高阻抗電路中，簡(jiǎn)單的電容濾波電路可以得到很好的濾波效果，在低阻抗電路中幾乎不起作用。在濾波電路設(shè)計(jì)中，電容靠近高阻抗電路設(shè)計(jì)，電感靠近低阻抗電路設(shè)計(jì)。

 

電容器的插入損耗隨頻率的增加而增加，直到頻率達(dá)到自諧振頻率后，由于在導(dǎo)線和電容器電極的電感在電路上與電容串聯(lián)，于是插入損耗開(kāi)始下降。

 

2、 電源EMI濾波器 

 

電源 EMI 濾波器是一種無(wú)源雙向網(wǎng)絡(luò)，它一端接電源，另一端接負(fù)載。在所關(guān)心的衰減頻帶的較高頻段，可把電源 EMI 濾波器看作是“阻抗失配網(wǎng)絡(luò)”。

 

 

網(wǎng)絡(luò)分析結(jié)果表明，濾波器阻抗兩側(cè)端口阻抗失配越大，對(duì)電磁干擾能量的衰減就越是有效。由于電源線側(cè)的共模阻抗一般比較低，所以濾波器電源側(cè)的阻抗一般比較高。為了得到較好的濾波效果，對(duì)低阻抗的電源側(cè)，應(yīng)配高輸入阻抗的濾波器；對(duì)高輸入阻抗的負(fù)載側(cè)，則應(yīng)配低輸出阻抗的濾波器。

 

普通的電源濾波器對(duì)于數(shù)十兆以下的干擾信號(hào)有較好的濾波作用,在較高頻段,由于電容的電感效應(yīng),其濾波性能將會(huì)下降。對(duì)于頻率較高的干擾情況，要使用饋通式濾波器。該濾波器由于其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，具有良好的濾波特性，其有效頻段可以擴(kuò)展到 GHz，因此在無(wú)線產(chǎn)品中使用較多。

 

濾波器的使用，最重要的問(wèn)題是接地問(wèn)題。只有接地良好的濾波器才能發(fā)揮其濾波作用，否則是沒(méi)有價(jià)值的。濾波器使用要注意以下問(wèn)題：

 

1） 濾波器放置在電源的入口位置；

 

2）  饋通濾波器要放置在機(jī)箱（機(jī)柜）的金屬壁上；

 

3）  濾波器直接與機(jī)柜緊密連接，濾波器下面不能涂保護(hù)漆；

 

4）  濾波器的輸入輸出引線不能并行，交叉。


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