遙控終端的電磁屏蔽設計

摘要：  本文介紹了遙控終端結構設計中所采用的電磁屏蔽設計方法，其結果滿(mǎn)足GJB367A - 2001及GJB151A - 1997標準對設備電磁兼容性能的要求。

關(guān)鍵詞： 電磁干擾；電磁屏蔽；屏蔽效能

引言

隨著(zhù)電子技術(shù)的發(fā)展，電子設備的干擾問(wèn)題也越來(lái)越嚴重；因此，電磁兼容設計已經(jīng)成為電子產(chǎn)品設計中一項十分重要的內容。在電子設備中，電磁干擾能量一般通過(guò)傳導性耦合和輻射性耦合兩種方式來(lái)傳輸。設計時(shí)，通常對傳導性耦合采取濾波方法加以抑制；而對輻射性耦合則采用電磁屏蔽措施予以控制。

電磁屏蔽是解決電子設備電磁兼容問(wèn)題的重要手段之一，大部分電磁兼容問(wèn)題都可以通過(guò)電磁屏蔽來(lái)解決，特別是隨著(zhù)電路工作的頻率日益提高，單純依靠線(xiàn)路板設計往往不能滿(mǎn)足電磁兼容標準的要求。電子設備的屏蔽設計與傳統的結構設計有許多不同之處，一般地在結構設計時(shí)如果沒(méi)有考慮屏蔽問(wèn)題，很難滿(mǎn)足電磁兼容性要求。所以，在設計電子產(chǎn)品時(shí)，必須從一開(kāi)始就考慮電磁屏蔽問(wèn)題。

電磁屏蔽

電磁屏蔽主要是用來(lái)防止高頻電磁場(chǎng)的影響，從而有效地控制電磁波從某一區域向另一區域進(jìn)行輻射傳播?；驹硎遣捎玫碗娮柚档膶w材料，利用電磁波在屏蔽體表面的反射、在導體內部的吸收及傳輸過(guò)程中的損耗而產(chǎn)生屏蔽作用。

電磁屏蔽的目的就是抑制電磁噪聲的傳播，使處在電磁環(huán)境中的儀器在避免電磁干擾(EMI)的同時(shí)也不產(chǎn)生電磁干擾，通常采用導電性、導磁性較好的材料把所需屏蔽的區域與外部隔離開(kāi)來(lái)。

屏蔽體的有效性是用屏蔽效能來(lái)度量的，屏蔽效能定義為：在電磁場(chǎng)中同一地點(diǎn)沒(méi)有屏蔽存在時(shí)的電磁場(chǎng)強度E1與有屏蔽時(shí)的電磁場(chǎng)強度E2的比值，它表征了屏蔽體對電磁波的衰減程度。用于電磁兼容目的的屏蔽體通常能將電磁波的強度衰減到原來(lái)的百分之一至百萬(wàn)分之一，因此通常用分貝來(lái)表述屏蔽效能，這時(shí)屏蔽效能(SE)的定義公式為：
S E = 20lg ( E1/E2)   (dB)
式中E1是沒(méi)有屏蔽體時(shí)測得的場(chǎng)強，E2是有屏蔽體時(shí)測得的場(chǎng)強。

屏蔽效能越高,每增加20dB的難度越大。民用設備的機箱一般僅需要40dB左右的屏蔽效能，而軍用設備的機箱一般需要60dB以上的屏蔽效能，TEMPEST設備的屏蔽機箱的屏蔽效能要達到80dB以上。屏蔽室或屏蔽艙等往往要達到100dB，100dB以上的屏蔽體是很難制造的，成本也很高。

機箱的電磁屏蔽，不僅取決于構成機箱的材料，而且取決于機箱的結構，即首先要選用高導電、導磁特性的材料作為屏蔽材料，其次要保證機箱導電的連續性。但實(shí)際屏蔽機箱的屏蔽效能在很大程度上取決于穿過(guò)機箱的導線(xiàn)，特別是穿過(guò)機箱的電源線(xiàn)。因此要重點(diǎn)解決電源線(xiàn)的屏蔽問(wèn)題；當設備由外部電源單獨供電時(shí)，設計時(shí)可不考慮電源線(xiàn)的影響，但應解決好電源輸入接口的電磁干擾問(wèn)題。

本通信終端采用外部獨立電源供電，內部附加電源模塊。因此，在結構設計時(shí)只考慮通信接口、電源輸入、鍵盤(pán)、顯示屏及上下部分結合處的電磁屏蔽問(wèn)題。

電磁屏蔽設計

箱體的屏蔽

整機結構由上蓋和底座兩部分組成，如果僅靠上蓋與底座直接接觸，接縫處的接觸很難連續，屏蔽效能大受影響。為保證接縫的連續密封性，可加裝帶導電微粒的硅橡膠密封條。上蓋、底座接縫處的結構采用圖1所示形式，這樣不僅可以提高屏蔽效能，還可以提供可靠的環(huán)境密封。同時(shí)為了避免上蓋、底座兩部分的相互干擾，設計時(shí)用一屏蔽盒將整個(gè)上蓋里的電路模塊、元器件、部件等罩住，這樣使維修更方便。

圖1 上蓋、底座接縫處結構

顯示屏的屏蔽

終端采用液晶顯示器，因面板開(kāi)孔尺寸較大，故正面顯示區域采用透明的屏蔽玻璃，一般有三種方式：
1) 在透明基片上鍍導電膜；
2) 在透明基片上貼成品導電膜；
3) 在兩層透明基片中間夾金屬絲網(wǎng)。

其中金屬絲網(wǎng)夾芯型玻璃具有最好的屏蔽效能，但只有65%～80%的透光率，并且由于絲網(wǎng)產(chǎn)生光柵衍射的問(wèn)題，需要與顯示屏配用，調整偏振角度后使用。性?xún)r(jià)比高的是第一種方式，可選用聚丙烯、玻璃作基片，其重量輕，抗振性好，安裝時(shí)需注意把有鍍層的一面裝在終端內側以防止劃傷，并使鍍層與面板周?chē)鷮щ娡繉恿己媒佑|。

這里采用第三種方式，安裝時(shí)先將普通橡膠條粘在顯示窗內壁四周，再將金屬絲網(wǎng)夾芯型玻璃粘在橡膠條上，同時(shí)用導電膠粘好金屬絲；然后用減震墊及金屬壓板將金屬絲網(wǎng)夾芯型玻璃壓緊，最后安裝顯示屏。安裝屏蔽玻璃時(shí)，一定要將金屬絲網(wǎng)緊貼顯示窗內壁，保證接觸處沒(méi)有縫隙，以防電磁泄漏。

屏蔽玻璃安裝完畢，待粘膠涼干后再裝顯示屏。為了防止終端內部電路的干擾，最后用屏蔽蓋把顯示屏包圍起來(lái)。顯示屏的屏蔽結構如圖2所示。

圖2 顯示屏屏蔽設計

鍵盤(pán)的屏蔽

本終端鍵盤(pán)采用硅橡膠專(zhuān)用鍵盤(pán)，安裝在上蓋表面，開(kāi)口較多，易引起電磁泄漏，降低屏蔽效能。因為孔縫對電磁波的衰減與干擾波波長(cháng)及孔縫尺寸有關(guān)，一般應使孔洞的尺寸遠小于電磁波的波長(cháng)，只要孔縫的直徑足夠小，就能夠達到所要求的屏蔽效能。但一般按鍵的大小、排列應符合人們的操作習慣，按鍵太小使用不方便，故這里主要采取安裝屏蔽罩的方法來(lái)減少電磁泄漏。鍵盤(pán)的屏蔽結構設計如圖3所示。

圖3 鍵盤(pán)屏蔽結構圖

通信接口、電源輸入插座的屏蔽

終端的通信連接器及電源輸入插座安裝在底座側面，需要在側面開(kāi)口。為防止在開(kāi)口處形成電磁泄露，可以在這些元件的后面裝屏蔽罩，穿過(guò)屏蔽罩的引線(xiàn)加裝穿心電容，焊接時(shí)引線(xiàn)通過(guò)穿心電容穿過(guò)屏蔽罩與元件相連。對于引入的電源插座，采用穿心電容實(shí)現電磁屏蔽。

由于連接器與終端的接觸阻抗比較大，使得屏蔽電纜的共模傳導發(fā)射變大，為了防止由此引起的輻射超標，在連接器(插座)與底座以及屏蔽罩之間安裝導電襯墊，這種襯墊材料經(jīng)模切壓成，墊在連接器(插座)與屏蔽罩之間，具有良好的電接觸性能，能有效地控制該處縫隙泄漏。連接器、電源插座屏蔽結構設計如圖4所示。

圖4 連接器、電源插座屏蔽結構設計

設計時(shí)還可直接選用帶電磁屏蔽功能的連接器，此時(shí)應著(zhù)重考慮I/O連接的屏蔽，如采用帶金屬絲屏蔽層的導線(xiàn)、扁平雙絞線(xiàn)等。
  
結語(yǔ)

電磁兼容性是電子設備系統設計中不可忽略的問(wèn)題，它直接影響到系統設備工作的可靠性、穩定性和品質(zhì)指標。本文介紹的通信終端，通過(guò)電磁屏蔽系列設計措施后，經(jīng)測試，該產(chǎn)品各項電磁兼容性能指標均滿(mǎn)足使用要求，達到GJB367A-2001、GJB151A - 1997標準的電磁兼容性要求。

參考文獻：
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2. 白同云、呂曉德，電磁兼容設計，北京郵電大學(xué)出版社，2001.3
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