电子设备电磁屏蔽的结构设计

来源:用户上传      作者:梁建长

　　摘   要：文章首先分析了电子设备屏蔽设计标准，其次，对缝隙电磁屏蔽设计进行了分析，紧接着分析了孔洞的电磁屏蔽设计，最后，对电磁屏蔽仿真技术在机箱结构设计中的应用进行了分析。
　　关键词：电子设备;电磁屏蔽;结构设计
　　由于电子设备的使用频率增加，导致电磁环境恶化。因此，避免因为电磁干扰对电子设备性能的影响，需要对其进行改善，进一步提高电子设备的电阻大小，甚至还要进行电磁屏蔽，不过在电子设备方面，对其进行电磁屏蔽的难度在逐步增加。文章提出了科学有效的建议，在相关结构设计中，电子设备屏蔽的设计需要根据实际情况进行调整，并提出了一系列的解决策略。
　　1    电子设备屏蔽设计标准
　　由于框架、盖板以及前后板的结构主要组成了标准的电子屏蔽设计装置的电子设备，所以需要保证电子设备的接触面是导电的材料，同时，还要对电磁屏蔽有一定的效果。在当前设计过程中，应该尽量使用可以有效进行电子设备的电磁屏蔽的目的进行设计。在电磁屏蔽的情况下，可以使用良好的导体隔离来影响电容大小，并且对于高频的设备结构进行设计。从本质看，其主要操作是根据不同的金属反射和吸收来限制电磁频率的大小，达到干扰磁场的效果。所以，在进行电子设备磁场设计中，需要注意以下几点[1]。
　　1.1  要保证材料质量
　　在对电磁屏蔽过程进行分析时，屏蔽体导体被认为是在理想条件下的操作，使得屏蔽导体具有阻性并且会导致屏蔽性能降低。所以说，降低屏蔽体的阻性是很有必要的。要想保证屏蔽体的阻性，就必须选择使用性能良好的导体来制作屏蔽设备。关于电磁屏蔽的厚度，主要取决于电子设备的结构设计，必须有密封性较好的金属壳，需要采取相应的保护措施，使得空洞和间隙尽量最小化。屏蔽体需要考虑到接地设计。除此之外，还需严格遵守行业标准，将接触电阻控制在2 mΩ以内，需要注意的是，如果电磁导体屏蔽中出现缝隙的问题，那么就是由于屏蔽体导体中具有许多间断点，并且处于交叉点，因此，就会产生间隙，从而形成电磁泄漏的问题。该问题的解决方案是在缝隙位置填充弹性导电材料以最大限度地消除非导电点位置。然而，在目前的应用方法中，由于各个屏蔽体导体之间的所有间隙所造成的电磁辐射的泄漏，需要电磁密封来防止。在一般设计结构过程中，不同电磁波的波长大小也不一样，可能会因间隔缝隙导致泄漏，可以利用高频干扰对不需要的电磁进行屏蔽，需要使用电磁密封。
　　1.2  孔洞问题
　　开关、连接器和保险丝等构成了电子设备。为了增加外壳的散热性能，相关人员需要加工出相应的安装孔在合适的位置，设计者需要在侧面加工出安装孔，方便将空气注入外壳，还要安装进气鼓风机等。当然，这些设备的开口设计，特别是在形状和使用范围方面，必须符合产品的设计标准。这样才可以保证，当电流流过设备的电阻孔时，辐射才能被完全释放掉[2]。
　　2    缝隙电磁屏蔽设计
　　2.1  控制好螺钉的间距
　　就目前而言，在现阶段的设计结构过程中，最多使用的是螺钉连接，可能会影响到最终的屏蔽效果。螺钉可有效减少接头间距，提高屏蔽效果。同时，过度拧紧螺钉会使设备的安装变得复杂，还会增加工作量进而增加建造的成本。因此，在一般情况下，设计者需要利用科学的计算方式准确计算并控制螺钉之间电子设备的电阻与当前设计过程空间的相关距离。
　　2.2  采用簧片屏蔽设计
　　螺钉的结构通常不适用于经常拆卸的电子设备，在总是拆卸的情况下，需要考虑其他方法进行电磁屏蔽的设计。电子设备的电磁屏蔽表面的连接有两个触点，采用簧片设计，从而起到屏蔽电磁的作用。在这些装置的设计中，簧片用于防止电磁干扰，并为其提供了更加广泛的操作范围，可以达到良好的导电性能和多样化保护的要求。需要注意的是，设备中旋转轴主要是由铍铜和磷青铜组成的，且由于这两种成分具有优异的耐磨性和抗压性，所以，即使在苛刻的高温条件下，电子设备也能正常运行[3]。
　　2.3  导电衬垫的屏蔽设计
　　进行导电衬垫的设计方法，可以有效地屏蔽电接触，还能持续提高导电性能，有效地防止了漏电的情况发生，同时，还提供了良好的密封效果。进行导电衬垫的设计通常有两种：（1）通过安装平板来进行衬垫。也就是说，通过将载体和屏蔽系统的导电面进行连接，并以此來确保导电衬垫的稳定性。并且广泛使用C型普通导电衬垫的平面安装模式。（2）沟槽安装，以沟槽的形式形成密封，并且D形导电衬垫最为常用，面板的每一侧之间的相互作用，可以连接提供密封压力增加的凹槽，这确保了通电的正常运行[4]。
　　2.4  凸包屏蔽结构设计
　　为了减小空间的线性尺寸设计，并进行有效屏蔽性能，可以在屏蔽结构中设计凸包，形成一个弹性参数，可以结合实际情况实现屏蔽凸面设计，一般来说，这种连接可以有效应用于屏蔽区域的两个屏蔽体之间。使用这样的设计模式，可以很大程度地减少螺钉的使用，不仅如此，还可以增强电子设备的结构强度，更能进一步实现降低电子设备结构成本的目标。具有很高的实用性，保证了持续发展的可能性。
　　3    孔洞的电磁屏蔽设计
　　孔洞的设计是为了解决电子产品的散热、通风和连接等问题[2]，在实际情况中，需要根据电子设备自身的性能而做出相应的设计，目前的有效方法是利用孔洞的电磁屏蔽设计解决此类问题。以下是对电磁屏蔽孔洞设计的分析。
　　3.1  通风口电磁屏蔽设计
　　对于通风口处的电磁屏蔽，我们需要采用金属丝网材料进行设计。因为金属丝网主要由铜和铝制成，具有良好的通风性，所以，可以在窗口的位置处放置高钼含量的金属丝网。在进行改进的过程中，将窗口划分为几个小的通风口，达到电磁屏蔽的设计目的，为了实现电磁屏蔽体导体之间良好的导电接触，可以将金属丝网直接焊接到电磁屏蔽导体上，但是，在实际设计过程中，还需不断增强金属丝网的屏蔽效果。在实际的操作过程中，可能会出现屏蔽缺陷的意外情况，甚至发生接触故障和断丝的情况，可以设置气孔在屏蔽体上，并优化设计过程以解决这些问题。按照惯例来说，开发人员一般都是使用圆形结构来设计电子设备屏蔽平面的，这样设计虽然能保证屏蔽器表面的光滑度，但结构还是会存在一些困难。在利用这种设计结构时，需要提高屏蔽装置性能，使屏蔽装置可以有效地降低空气阻力和风压损失，进一步改善通风电磁屏蔽的性能和提高电子装置的机械强度。 　　3.2  穿心电容与屏蔽罩的应用
　　众所周知，穿心电容是电容器的一种，可以有效消除高频声音带来的噪音。因此，将穿心电容运用到电子设备的设计中，可以更好地控制噪音。除此之外，在设计电子设备时，设计人员需要将穿心电容直接安装在设计开关，探头、显示器等相关部件的金属面板上，前提是按照一定的标准。同时，需要保证屏幕和面板之间能够有良好的接触，可以起到良好的滤波作用，有效防止电磁从开口泄漏[3]。
　　3.3  屏蔽窗设计
　　通常，电磁屏蔽窗口是由两个空间区域之间的金属进行分离的，这样的设计可以更加方便地控制电磁信号从一个区域到另一个区域，确保磁场能够准确接收到电磁波的信号。特别地，在使用屏蔽器时，需要将用于封闭系统内的组件、电路、电缆以及干扰进行干预，以防止它们对电磁产生干扰。总而言之，屏蔽窗一般是用作接收电路，且易受电磁场影响。
　　4    电磁屏蔽仿真技术在机箱中的结构设计
　　根据以往的主流意识形态可以知道，电子设备的结构设计必须是完整的，不仅如此，还可以通过使用高频结构仿真3D软件进行仿真分析。机身由2A12铝板制成，用于铣削和拼接，其外形尺寸为300 mm×200 mm×162 mm。机箱面板有3个电源和两个通信端口，且电路板必须安装在机箱中。只有这样，才能保证电子设备的工作频率为0.8 GHz左右。箱体内时场分布频率为0.9 GHz。3个预定位置处的谐振点是不同的，比较印刷线路板的固有特性，位置2是最佳的安装位置。因此，必须进行实时的电磁场测量分布以远离谐振区域。印刷线路板封裝在单独的盒子中，可以看出，使用另一个盒子可以改变相同位置的共振频率，并且可以显著提高屏蔽性能。在结构设计的过程中，可以添加偏转器并相应地调整箱体的大小以增加其共振频率。
　　箱体厚度对电子设备信号的筛分性能会产生一定的影响制。因此，需要设置减重槽以减小箱体的重量，并且在该过程的限制内尽可能深化结构，不仅如此，在设计结构时，很多工作人员很容易忽略箱体周围的厚度对电磁屏蔽效果的影响[4]，所以，这就需要公司对员工的培训力度加强。具体分析3个厚度墙板对屏蔽性能的影响并进行比较，分别是0.5 mm，1 mm，1.5 mm和2 mm。当在0.3 GHz下，厚度为2 mm及以上时，屏蔽性能显著提高并达到稳定的状态，通常情况下是持续稳定的。然而，在0.3 GHz以上的频率下，电子产品中盒子的屏蔽效果几乎与外壁的厚度变化无关。此时就应检查电磁屏蔽设计的工作频率和材料是否满足要求，并以此为基础计算出设计箱的正确厚度。
　　5    结语
　　电子设备电磁屏蔽中选择的屏蔽结构不仅要满足电子设备本身的功能，还要充分考虑工艺技术、生产成本和周期因素对电子屏蔽的影响。进而根据情况选择最优化的结构设计。应用电磁屏蔽仿真可以通过解决屏蔽问题，并用早期指导项目演示来降低测试成本和实际开发周期。所以，本文总结了电子设备产品屏蔽的设计特点。同时，仿真软件可用于优化和分析某些机箱结构，并将其用作电子设备的开发人员，它可以有效地促进当今社会电子设备屏蔽系统的发展问题解决。
　　[参考文献]
　　[1]冯学丽，孙百生，张洪欣.电磁屏蔽设计仿真研究[J].安全与电磁兼容，2004（3）：5.
　　[2]滑晓飞.电子设备电磁密封结构屏蔽特性分析[D].成都：电子科技大学，2013.
　　[3]丁世敬，赵跃智，葛德彪.电磁屏蔽材料研究进展[J].材料导报，2008（1）：30.
　　[4]李晓波.机箱电磁屏蔽性能研究[D].哈尔滨：哈尔滨工程大学，2012.
　　Structure design of electromagnetic shielding for electronic equipment
　　Liang Jianzhang
　　（Jingxin Communication Technology（Guangzhou）Co.， Ltd.， Guangzhou 510700， China）
　　Abstract：Firstly， the shielding design standard of electronic equipment is analyzed in this paper. Secondly， the slot electromagnetic shielding design is analyzed， and then the electromagnetic shielding design of holes is analyzed. Finally， the application of electromagnetic shielding simulation technology in chassis structure design is analyzed.
　　Key words：electronic equipment; electromagnetic shielding; structural design
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