電磁干擾的屏蔽方法

1、電磁干擾的屏蔽方法電磁干擾的屏蔽方法上網(wǎng)時(shí)間：2000年11月26日EMC問題常常是制約中國電子產(chǎn)品出口的一個(gè)原因，本文主要論述EMI的來源及一些非常具體的抑制方法。?EMC問題來源?金屬屏蔽效率?EMI抑制策略?屏蔽設(shè)計(jì)難點(diǎn)?襯墊及附件?結(jié)論電磁相容性(EMC)是指“一種器件、設(shè)備或系統(tǒng)的性能，它可以使其在自身環(huán)境下正常工作並且同時(shí)不會(huì)對(duì)此環(huán)境中任何其他設(shè)備產(chǎn)生強(qiáng)烈電磁干擾(IEEEC63.121987)。”對(duì)於無線收發(fā)設(shè)備來說，採用

2、非連續(xù)頻譜可部份實(shí)現(xiàn)EMC性能，但是很多有關(guān)的例子也表明EMC並不總是能夠做到。例如在筆記本電腦和測試設(shè)備之間、列印機(jī)和臺(tái)式電腦之間以及行動(dòng)電話和醫(yī)療儀器之間等都具有高頻干擾，我們把這種干擾稱為電磁干擾(EMI)。EMCEMC問題來源問題來源所有電器和電子設(shè)備工作時(shí)都會(huì)有間歇或連續(xù)性電壓電流變化，有時(shí)變化速率還相當(dāng)快，這樣會(huì)導(dǎo)致在不同頻率內(nèi)或一個(gè)頻帶間產(chǎn)生電磁能量，而相應(yīng)的電路則會(huì)將這種能量發(fā)射到周圍的環(huán)境中。EMI有兩條途徑離開或進(jìn)入

3、一個(gè)電路：輻射和傳導(dǎo)。信號(hào)輻射是藉由外殼的縫、槽、開孔或其他缺口泄漏出去；而信號(hào)傳導(dǎo)則藉由耦合到電源、信號(hào)和控制線上離開外殼，在開放的空間中自由輻射，從而產(chǎn)生干擾。很多EMI抑制都採用外殼屏蔽和縫隙屏蔽結(jié)合的方式來實(shí)現(xiàn)，大多數(shù)時(shí)候下面這些簡單原則可以有助於實(shí)現(xiàn)EMI屏蔽：從源頭處降低干擾；藉由屏蔽、過濾或接地將干擾產(chǎn)生電路隔離以及增強(qiáng)敏感電路的抗干擾能力等。EMI抑制性、隔離性和低敏感性應(yīng)該作為所有電路設(shè)計(jì)人員的目標(biāo)，這些性能在設(shè)計(jì)階段

4、的早期就應(yīng)完成。對(duì)設(shè)計(jì)工程師而言，採用屏蔽材料是一種有效降低EMI的方法。如今已有多種外殼屏蔽材料得到廣泛使用，從金屬罐、薄金屬片和箔帶到在導(dǎo)電織物或卷帶上噴射塗層及鍍層(如導(dǎo)電漆及鋅線噴塗等)。無論是金屬還是塗有導(dǎo)電層的塑料，一旦設(shè)計(jì)人員確定作為外殼材料之後，就可著手開始選擇襯墊。金屬屏蔽效率金屬屏蔽效率可用屏蔽效率(SE)對(duì)屏蔽罩的適用性進(jìn)行評(píng)估，其單位是分貝，計(jì)算公式為SEdB=ARB其中A：吸收損耗(dB)R：反射損耗(dB)B

5、：校正因子(dB)(適用於薄屏蔽罩內(nèi)存在多個(gè)反射的情況)一個(gè)簡單的屏蔽罩會(huì)使所產(chǎn)生的電磁場強(qiáng)度降至最初的十分之一，即SE等於20dB；而有些場合可能會(huì)要求將場強(qiáng)降至為最初的十萬分之一，即SE要等於100dB。及到最高頻率時(shí)，必須要考慮可能會(huì)出現(xiàn)的任何諧波，不過實(shí)際上只需考慮一次及二次諧波即可。一旦知道了屏蔽罩內(nèi)RF輻射的頻率及強(qiáng)度，就可計(jì)算出屏蔽罩的最大允許縫隙和溝槽。例如如果需要對(duì)1GHz(波長為300mm)的輻射衰減26dB則150

6、mm的縫隙將會(huì)開始產(chǎn)生衰減，因此當(dāng)存在小於150mm的縫隙時(shí)，1GHz輻射就會(huì)被衰減。所以對(duì)1GHz頻率來講，若需要衰減20dB，則縫隙應(yīng)小於15mm(150mm的110)，需要衰減26dB時(shí)，縫隙應(yīng)小於7.5mm(15mm的12以上)，需要衰減32dB時(shí)，縫隙應(yīng)小於3.75mm(7.5mm的12以上)。可採用合適的導(dǎo)電襯墊使縫隙大小限定在規(guī)定尺寸內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)這種衰減效果。屏蔽設(shè)計(jì)難點(diǎn)屏蔽設(shè)計(jì)難點(diǎn)由於接縫會(huì)導(dǎo)致屏蔽罩導(dǎo)通率下降，因此屏蔽

7、效率也會(huì)降低。要注意低於截止頻率的輻射其衰減只取決於縫隙的長度直徑比，例如長度直徑比為3時(shí)可獲得100dB的衰減。在需要穿孔時(shí)，可利用厚屏蔽罩上面小孔的波導(dǎo)特性；另一種實(shí)現(xiàn)較高長度直徑比的方法是附加一個(gè)小型金屬屏蔽物，如一個(gè)大小合適的襯墊。上述原理及其在多縫情況下的推廣構(gòu)成多孔屏蔽罩設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。多孔薄型屏蔽層：多孔的例子很多，比如薄金屬片上的通風(fēng)孔等等，當(dāng)各孔間距較近時(shí)設(shè)計(jì)上必須要仔細(xì)考慮。下面是此類情況下屏蔽效率計(jì)算公式SE=[20lg

8、(fcoσ)]10lgn其中fco：截止頻率n：孔洞數(shù)目注意此公式僅適用於孔間距小於孔直徑的情況，也可用於計(jì)算金屬編織網(wǎng)的相關(guān)屏蔽效率。接縫和接點(diǎn)：電焊、銅焊或錫焊是薄片之間進(jìn)行永久性固定的常用方式，接合部位金屬表面必須清理干淨(jìng)，以使接合處能完全用導(dǎo)電的金屬填滿。不建議用螺釘或鉚釘進(jìn)行固定，因?yàn)榫o固件之間接合處的低阻接觸狀態(tài)不容易長久保持。導(dǎo)電襯墊的作用是減少接縫或接合處的槽、孔或縫隙，使RF輻射不會(huì)散發(fā)出去。EMI襯墊是一種導(dǎo)電介質(zhì)，

9、用於填補(bǔ)屏蔽罩內(nèi)的空隙並提供連續(xù)低阻抗接點(diǎn)。通常EMI襯墊可在兩個(gè)導(dǎo)體之間提供一種靈活的連接，使一個(gè)導(dǎo)體上的電流傳至另一導(dǎo)體。封孔EMI襯墊的選用可參照以下性能參數(shù)：?特定頻率範(fàn)圍的屏蔽效率?黏著方法和密封強(qiáng)度?與外罩電流相容性以及對(duì)外部環(huán)境的抗腐蝕能力。?工作溫度範(fàn)圍?成本大多數(shù)商用襯墊都具有足夠的屏蔽性能以使設(shè)備滿足EMC標(biāo)準(zhǔn)，關(guān)鍵是在屏蔽罩內(nèi)正確地對(duì)墊片進(jìn)行設(shè)計(jì)。墊片系統(tǒng)：一個(gè)需要考慮的重要因素是壓縮，壓縮能在襯墊和墊片之間產(chǎn)生較

10、高導(dǎo)電率。襯墊和墊片之間導(dǎo)電性太差會(huì)降低屏蔽效率，另外接合處如果少了一塊則會(huì)出現(xiàn)細(xì)縫而形成槽狀天線，其輻射波長比縫隙長度小約4倍。確保導(dǎo)通性首先要保証墊片表面平滑、干淨(jìng)並藉由必要處理以具有良好導(dǎo)電性，這些表面在接合之前必須先遮??；另外屏蔽襯墊材料對(duì)這種墊片具有持續(xù)良好的黏合性也非常重要。導(dǎo)電襯墊的可壓縮特性可以彌補(bǔ)墊片的任何不規(guī)則情況。所有襯墊都有一個(gè)有效工作最小接觸電阻，設(shè)計(jì)人員可以加大對(duì)襯墊的壓縮力度以降低多個(gè)襯墊的接觸電阻，當(dāng)然這