电磁屏蔽机柜的研究与设计

电磁屏蔽机柜的研究与设计

江小富

南京长江电子信息产业集团有限公司江苏南京210038

摘要：本文主要针对电磁屏蔽机柜的研究和设计展开探讨，思考了电磁屏蔽机柜的研究和设计方法，以及具体的设计方案，提出了一些建议和措施，希望可以为今后电磁屏蔽机柜的设计提供参考和借鉴。

关键词：电磁屏蔽机柜；研究；设计

1、前言

1.1电磁屏蔽发展概况

在电磁屏蔽机柜的设计过程中，要根据当前的应用需求以及设计的情况来进行分析，采取更加科学合理的设计方法，确保电磁屏蔽机柜在设计成功以后，能够更好的运用在现实的应用中。

随着各种电子设备数量的与日俱增和大量使用，其密集程度越来越大，电磁环境日渐恶化，使电子设备处在相当恶劣的电磁环境中，因此电子设备必须具有良好的抗干扰能力。为确保这些设备在工作时不会受到外界电磁场的干扰，同时不对该环境中其他设备造成不允许的电磁干扰，必须对电子设备进行电磁屏蔽。这就对设备的电磁屏蔽性能提出了更高要求。单纯的电场或磁场干扰源很少见，通常所说的电磁干扰是指电场和磁场同时存在的高频电磁场干扰。电磁场屏蔽用于抑制干扰源和敏感设备距离较远时通过电磁场耦合产生的干扰，它必须同时屏蔽电场和磁场，通常采用电阻率小的良导体材料，空间干扰电磁波在入射到金属体表面时会产生反射和吸收，电磁能量被衰减，从而起到屏蔽作用。屏蔽是通过由金属制成的壳、盒、板等屏蔽体，将电磁波局限于某一区域内的一种方法。

1.2电磁屏蔽的分类

由于辐射源分为近区的电场源、磁场源和远区的平面波，因此屏蔽体的屏蔽性能依据辐射源的不同，在材料选择、结构形状和对孔缝泄漏控制等方面都有所不同。屏蔽有两个目的：限制内部辐射的电磁能量泄漏；防止外来的辐射干扰进入。根据屏蔽的工作原理可将屏蔽分为以下三大类。

（1）电场屏蔽

电场屏蔽主要是为了防止电子原件或设备间的电容耦合，它采用金属屏蔽层包封电子器件或设备，其屏蔽体采用良导体制作并有良好的接地，这样就把电场止于导体表面，并通过地线中和导体表面上的感应电荷，从而防止由静电耦合产生的相互干扰。

（2）磁场屏蔽

磁场屏蔽是抑制噪声源和敏感设备之间由于磁场耦合所产生的干扰。磁场屏蔽是把磁力线封闭在屏蔽体内，从而阻挡内部磁场向外扩散或外界磁场干扰进入，为屏蔽体内外的磁场提供低磁阻的通路来分流磁场。

（3）电磁屏蔽

电磁屏蔽主要用于防止在高频下的电磁感应，利用电磁波在导体表面上的反射和在导体中传播的急剧衰减来隔离变电磁场的相互耦合，从而防止高频率电磁场的干扰。

2、电磁屏蔽机柜的基本组成

电磁屏蔽机柜的组成与普通的机柜很相似，包括骨架、屏蔽密封条、走线管、屏蔽通风网和机柜内部的电源、转接箱、电缆托架、定位架、LCD显示器以及安装结构部件等构成基础设备。安装部件上面可以用来固定数字处理接收模块、信息处理单元等设备。

3、电磁屏蔽机柜的屏蔽措施

3.1接缝处理

在屏蔽体的接缝处，由于结合表面不平整、不干净、焊接质量不好、紧固螺钉之间存在空隙等原因，在接缝处存在缝隙，致使屏蔽体的屏蔽效果降低。对固定的接缝最好采用连续焊接。焊接前，应将要焊接表面的非导电物质清除干净。要尽可能对全部外壳间断处进搭接。对非固定的接缝应采用并压紧导电衬垫，以提高接缝的电磁密封效果。常用的导电衬垫材料有金属编织物、含有金属丝的橡胶等。对活动的接缝，如门框上，采用弹性簧片以提高接缝的电磁屏蔽效果。导电衬垫的固定方式有沟槽定位、粘贴固定和肋片紧固等方式。

为提高缝隙的屏蔽效能可采取以下措施：

（1）增加金属板厚度，可通过增加旁边长度来实现；

（2）减少结合面缝隙宽度，可通过提高结合面加工精度、焊接或整体铸造来实现；

（3）加装导电衬垫，常用的导电衬垫有编织金属网、软金属、梳状簧片、导电橡胶等；

（4）在接缝处涂导电涂料，常用的导电涂料有导电胶、导电脂等；

（5）调整紧固钉间距，使其小于λ/20（λ为电磁场的波长）。

3.2孔眼屏蔽

当有通风、照明、加水、测量等需要时，为提高设备的电磁屏蔽效果，应采用孔眼屏蔽。孔眼屏蔽的效果与电磁波的频率、孔眼的尺寸和数量等参数有关。

3.3编织屏蔽

因电缆需要活动和弯曲，其屏蔽采用编织带的形式。编织带的屏蔽效果随编织密度的增大而增加，随电磁波的频率的增大而降低。一般电缆的屏蔽层是用不导磁的金属丝编织的，可以实现电场屏蔽。如需实现磁场屏蔽，电缆的屏蔽层应采用导磁的金属丝编织。

3.4蜂房板屏蔽

当设备的通风和屏蔽要求较高时，采用蜂房板屏蔽有较好的效果。蜂房板屏蔽是利用许多并列的六角形金属管焊在一起构成。其中每一个金属管都起波导衰减器的作用，而通风的风压降不大。蜂房板的电磁屏蔽效果取决于波导管的衰减特性，即与波导管的几何尺寸有关。

3.5面板孔屏蔽

当设备需要安装表头、数据或图形显示器时，应对面板孔加以屏蔽，以保证屏蔽的完整性。面板孔屏蔽的较好方法为在表头或显示器的后方设置屏蔽罩。屏蔽罩通过导电衬垫与金属面板连接，通过屏蔽罩的进出线设置穿心电容。

3.6电连接器屏蔽

选择的屏蔽式电连接器应有足够的插针，供电缆内各个屏蔽层在电连接器头端接。为保证屏蔽的完整性，要沿着电缆一周，将电缆的外屏蔽层和电连接器整个地连接，最好是焊接；电连接器通过导电衬垫与设备的金属外壳保持良好的电气连接。

3.7多层屏蔽

当单层屏蔽的效果达不到要求时，可以采用多层屏蔽。特别是对频带较宽的屏蔽，分别采用电导率和磁导率高的几种材料组成多层屏蔽可以达到对高频电场和低频磁场均有较好效果屏蔽。

3.8印刷电路板的屏蔽

（1）在电磁干扰源和对电磁干扰敏感的接收电路之间设置导线屏蔽，接到电路板的基准电位上。

（2）将导电线条之间的涂覆层尽量多地保留，并接到电路板的基准电位上。

（3）在印刷电路板的三个周边设置地线。

（4）对电磁干扰源和对电磁干扰敏感的接收电路分别设置屏蔽罩，并接到电路板的基准电位上。

（5）在印刷电路板之间设置屏蔽板，并接到电路板的基准电位上。

3.9导电纤维

（1）在化纤织物上镀铜、镍后制成导电布，可对高频和微波具有灵活的屏蔽性能。

（2）将导电布和树脂复合制成吸收导电布，由于选用能吸收电磁波的树脂，因此屏蔽性能更好。

（3）用导电良好的金属或碳黑纤维和化纤混合制成导电布。以上3种导电织物可以做防静电和防电磁辐射的工作服，做屏蔽窗帘、账篷、保护罩，其屏蔽效能一般在50～60dB。

（4）用导电纤维和木浆混合制成导电纸，可以做敏感集成电路的屏蔽包装，其屏蔽效能一般在30～40dB。

（5）由许多独立的金属丝合成到硅橡胶中制成的定向金属丝填充硅橡胶，能提供有效的电磁屏蔽和环境密封，常用于非固定缝隙。

4、结束语

综上所述，电磁屏蔽机柜的研究和设计是极为关键。因此，本文对电磁屏蔽机柜的研究和设计方法进行了总结，提出了一些比较可行的设计方案和设计措施，希望能够为今后的电磁屏蔽机柜的研究设计工作提供借鉴。

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