結構設計中的電磁屏蔽處理

朱建廷

摘 要：隨著科學技術的不斷發展，自動控制技術、通信以及電子信息技術也在飛速發展，尤其是在近幾年，工業產品的電磁兼容性需求得到了根本改善。對設備進行電磁屏蔽的目的在于提升工作可靠性以及相關設備兼容性，進而降低環境與設備之間的相互輻射干擾，進而更好地提升設備對當前工作環境的適應程度，提升該設備的穩定性與安全性。隨著我國電磁屏蔽技術的不斷發展，其重要作用也是愈加明顯。文章就結構設計中的電磁屏蔽處理進行了簡單探究分析，望為后續工作人員提供一些參考意見。

關鍵詞：結構設計；電磁屏蔽；電子信息技術

中圖分類號：TN03 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）23-0097-02

Abstract： With the continuous development of science and technology， automatic control technology， communications and electronic information technology are also developing rapidly. Especially in recent years， the electromagnetic compatibility requirements of industrial products have been fundamentally improved. The purpose of electromagnetic shielding of equipment is to improve the reliability and compatibility of the related equipment， thus reducing the radiation interference between the environment and the equipment， thereby improving the adaptability of the equipment to the current working environment， so as to improve the stability and safety of the equipment. With the continuous development of electromagnetic shielding technology in China， its important role is becoming more and more obvious. In this paper， the electromagnetic shielding treatment in the structural design is briefly studied and analyzed， in the hope of providing some reference for the follow-up staff.

Keywords： structural design； electromagnetic shielding； electronic information technology

引言

隨著現代電子電氣技術的發展和廣泛應用，電磁環境變得越來越復雜。感應，耦合和傳導引起的電磁干擾不僅影響電子系統和設備的正常工作，而且對人體健康有害。在結構設計中，抑制電磁干擾的一個重要途徑是采用電磁屏蔽技術。

屏蔽是防止或減少屏蔽電磁能量傳輸的措施。屏蔽層是一種阻擋層，用于阻擋或減少電磁能量的傳輸并覆蓋或覆蓋設備。它可以是導電，磁性，中等或非金屬吸收填料。一般情況下，限制內部輻射區域電磁能泄露、放置外部輻射進入其自身區域是電磁屏蔽的最初目的。在設計過程中，可以將該設備的外箱設置為一個完全閉合的導電外殼，進而更好地達到其最初目標。但由于散熱，維護等因素，實際設備不能設計成完全關閉，必須有間隙和孔。在電磁屏蔽中由于間隙和空穴之間屏蔽電流部分連續性較差，導致電磁屏蔽效果也明顯下降。在結構設計過程中，必須有效處理這些間隙和孔洞，以最大化實現電磁屏蔽效能。

1 基本原理及主要功能

通常情況下，兩個空間范圍內隔離金屬可以掌控從一個區域到另外一個區域的電場，加上磁場與電磁波間的感應與輻射，叫做電磁屏蔽。值得注意的是，經過屏蔽體圍繞整個系統的元器件，其中包含電路、元器件、電纜和干擾源等，預防電磁場向外擴散的干擾，運用相關的屏蔽環繞接收電路和設備以及系統，預防它們不受外部電磁場的影響。屏蔽可以在一定程度上降低外部電磁波與電線、電纜等部件的干擾。主要的作用是吸收能力和發射能力以及抵消能量。存在的主要功能是：

（1）杜絕外部帶來的干擾，以此保證室內電子電氣設備的常規運行。值得注意的是在進行電子元器件與電氣設備的測量與測試中，要始終保持電磁屏蔽室在理想的環境下，以此提升檢測結果的準確。

（2）防止室內電磁波擴散到區域以外。對于較強電磁輻射要屏蔽，預防其余電子電氣的干擾，嚴重點會損壞工人健康。

（3）避免電子通信設備信息遺漏，保證信息安全。將電子通信信息通過電磁輻射的方式輸送到區域以外，敵人可以運用監測設備達到攔截與恢復。因此，電磁屏蔽室是確保信息安全的必要措施。

（4）一般軍事指揮通信一定要擁有一定的抵抗與抗干

擾能力。電子通信設備的保護不會受到損害，而正常工作則由其他保護元件的組合來保護。電磁脈沖保護室是在電磁屏蔽室的基礎上發展起來的特殊產品，結合軍事領域電磁脈沖保護的特殊要求。

2 電磁屏蔽處理

一個實用性較強的機箱會有很多孔縫及開口，比如：顯示端口、各個部分之間結合的間隙以及多種調節桿的開口等等。如何正確處理這些孔，而不會影響到其他性能的機箱是屏蔽設計主要內容。另外，總會有電纜從機箱中流出，至少有1根電源線。這些電纜會對屏蔽體造成不可逆的多重危害，會在很大程度上損害屏蔽體的自身效果，如何對這些電纜進行科學處理對于整個屏蔽設計來說有著不可忽視的重要意義。因此在對其進行結構設計過程中，必須要對其多種因素進行綜合考慮，進而更好的保證屏蔽效能。雖然如此，但是在機柜設計過程中，如若將其做成一個完全封閉的大盒子，這樣也是不切實際的。因為電磁波波長尺寸決定了縫隙或者孔洞是否會出現電磁波泄露。如若當前開口尺寸明顯小于波長，那么就不會產生極較為嚴重的電磁波泄露。一般情況下，在日常工作中，應用較為廣泛的結構屏蔽處理方法有以下幾種：

（1）接縫處理

在設計箱體、柜體過程中，經常會遇到此種情況，而一般情況下，這些都是泄露電磁的重要部分。在實際工作中，應針對實際情況選擇一些科學合理的焊接方式，比如在進行固定接縫時應盡可能選擇連續焊接，在焊接之前應將其焊接表面的不導電材質進行清理，而后才可正式開始進行焊接工作。否則，由于表面不干凈，焊接質量不好等，容易在接頭處產生裂紋。如果焊接質量不足以引起裂紋，最常用的方法是正確地修復焊接。而針對一些焊接不適用的特殊部位，可以選擇應用屏蔽膠帶。此種膠帶是由金屬箔或者導電布材料制成，有著極高的導電性，是由導電粘合劑、導電基材為主體的完整導電體，可以與任意金屬表面實施粘接，進而達到電氣和間隙的電氣閉合。如果條件允許，固定接頭也可以通過彎曲和拉伸金屬板來生產。

彈性鈹銅簧片或導電橡膠通常用于非固定接頭，例如門窗，以及滑動箱和固定箱的組合，不管是彈性的鈹銅簧片還是導電橡膠，它們的彈性、導電性都存在明顯優勢，要想真正發揮這些彈性屏蔽材料的自身效果，就有必要確保有足夠的壓力接觸屏蔽材料兩側的金屬表面，進而保證其在受到沖擊、振動時仍然可以維持表面接觸，降低其出現縫隙幾率。所以，在對其進行結構設計過程中，必須要降低過寬非固定接縫出現幾率，同時還要提升接合面加工質量，加寬接觸面積。如若當前實際情況已經出現了較寬接縫，那么如果當前實際情況允許，應利用螺絲對其進行正確連接，進而更好的保證接觸性能的有效性。

（2）穿孔處理

在機柜應用過程中勢必會有電源線及信號線的插入，因此，必須在機柜的相關位置進行開孔，當電纜穿過外殼時，會導致整個電纜的屏蔽效能降低。測試結果顯示，通過屏蔽層時，典型未濾波導體的屏蔽效能降低30db以上。而就磁場源來說，其屏蔽效能在一定程度上取決于孔洞與輻射源之間的距離，當距離越遠時，其電磁泄露越少，因此在設計過程中必須要注意，盡可能的將磁場輻射源與孔洞分開。除了要電磁波場大于孔洞尺寸外，還可以盡可能使用輻射源以減少孔泄漏，可以增加孔深度并且可以減少孔泄漏。這是截止波導的原理。

隨著科學技術的不斷發展，多種現代電子設備層出不窮，其應用頻率也在逐漸增高，而電磁干擾的現象也愈加明顯。所以，現階段下，越來越多的面板上已經開始安裝干涉濾波器。濾波連接器是一個較為便捷和性能較好的設備。在實際應用過程中，當機柜插入電源線時，所有的電源線必須要經過濾波盒。濾波器輸入應盡可能的從屏蔽外殼中穿出。如果濾波器結構不適合穿過外殼，則應在電源線中為濾波器設置一個隔室，信號線和控制線將進入機柜，要使用適當的過濾器。在此種情況下，帶濾芯的多芯連接器較為適用。

3 常用的屏蔽材料

在實際工作過程中，除了要在結構設計中加大對屏蔽設計的關注程度外，在真正使用過程中，其所應用的屏蔽材料也是不可忽視的。大多數情況下，都將導電布、導電橡膠或者屏蔽腰帶作為常用的屏蔽材料。當然除此之外，還有一些其他特殊屏蔽材料，比如全方位導電泡棉、導電顆粒等等，在真正應用之前，應對當前情況進行綜合分析，進而科學合理的選擇屏蔽材料。

4 電磁屏蔽技術發展趨勢

現階段下，由于納米金屬粉末強度相對較高、可塑性、吸波特性相對較強，在工程建筑材料中應用電子屏蔽技術可有效提升屏蔽的最終功效，且未來發展前景相對較好。特別是在導電涂料方面，近幾年由于復合導電涂料自身具備質量較輕、穩定性較強且導電性能相對較好等多個明顯優點已成為現階段下世界關注的重點。除此之外，一些有關新材料、新工藝的研究已成為當前電磁屏蔽研究領域中的重點內容，由此可見，電子屏蔽技術的發展前景較好，且其應用范圍也在逐漸擴寬，其應用效果也在逐年轉好。

5 結束語

總而言之，在設計電子設備結構時，應根據當前設備的最高頻率來選擇合適的屏蔽殼材料，然后結合所需元件從上述屏蔽設計中選擇屏蔽設計材料，一般情況下，可以實現最初的屏蔽目標。與此同時，電子設備涉及領域范圍較廣，頻段相對寬，且使用環境也都各不相同，而后依據不同設備的電磁屏蔽的實際要求，結構設計來選擇具體的結構形式、屏蔽成本和施工技術等因素，其中要特別要注意低頻磁場的屏蔽設計，只有這樣，才可以真正實現與其設計中的電磁屏蔽效果。

參考文獻：

[1]郁思沖，沈勇，沈逸飛，等.花狀CuS/PANI復合材料的制備及其電磁屏蔽性能研究[J].現代化工，2017，37（11）：110-114.

[2]何文龍，王立，戴藝強，等.基于石墨烯的水性導電涂料的制備及其電磁屏蔽性能的研究[J].中國涂料，2017，32（02）：11-13+23.

[3]劉哲，蘇瑩，徐啟航，等.極化方向對含圓孔電磁屏蔽織物屏蔽效能的影響[J].棉紡織技術，2017，45（02）：25-29.

[4]王敏，劉若華，林登光.羰基鐵粉和鍍銀處理對金屬絲面料電磁屏蔽性能的改性研究[J].中國纖檢，2016（11）：142-144.

[5]俞丹，何瑾馨，馬躍輝，等.新型電磁屏蔽紡織品化學鍍前處理活化膜的制備及表征[J].印染助劑，2009，26（02）：24-27.