遙控終端的電磁屏蔽設(shè)計(jì)

摘要：  本文介紹了遙控終端結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中所采用的電磁屏蔽設(shè)計(jì)方法，其結(jié)果滿足GJB367A - 2001及GJB151A - 1997標(biāo)準(zhǔn)對(duì)設(shè)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

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，電子設(shè)備的干擾問題也越來越嚴(yán)重；因此，電磁兼容設(shè)計(jì)已經(jīng)成為電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)中一項(xiàng)十分重要的內(nèi)容。在電子設(shè)備中，電磁干擾能量一般通過傳導(dǎo)性耦合和輻射性耦合兩種方式來傳輸。設(shè)計(jì)時(shí)，通常對(duì)傳導(dǎo)性耦合采取濾波方法加以抑制；而對(duì)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(shè)備電磁兼容問題的重要手段之一，大部分電磁兼容問題都可以通過電磁屏蔽來解決，特別是隨著電路工作的頻率日益提高，單純依靠線路板設(shè)計(jì)往往不能滿足電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)的要求。電子設(shè)備的屏蔽設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有許多不同之處，一般地在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)如果沒有考慮屏蔽問題，很難滿足電磁兼容性要求。所以，在設(shè)計(jì)電子產(chǎn)品時(shí)，必須從一開始就考慮電磁屏蔽問題。

電磁屏蔽

電磁屏蔽主要是用來防止高頻電磁場的影響，從而有效地控制電磁波從某一區(qū)域向另一區(qū)域進(jìn)行輻射傳播?；驹硎遣捎玫碗娮柚档膶?dǎo)體材料，利用電磁波在屏蔽體表面的反射、在導(dǎo)體內(nèi)部的吸收及傳輸過程中的損耗而產(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(dǎo)電性、導(dǎo)磁性較好的材料把所需屏蔽的區(qū)域與外部隔離開來。

屏蔽體的有效性是用屏蔽效能來度量的，屏蔽效能定義為：在電磁場中同一地點(diǎn)沒有屏蔽存在時(shí)的電磁場強(qiáng)度E1與有屏蔽時(shí)的電磁場強(qiáng)度E2的比值，它表征了屏蔽體對(duì)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(qiáng)度衰減到原來的百分之一至百萬分之一，因此通常用分貝來表述屏蔽效能，這時(shí)屏蔽效能(SE)的定義公式為：
S E = 20lg ( E1/E2)   (dB)
式中E1是沒有屏蔽體時(shí)測得的場強(qiáng)，E2是有屏蔽體時(shí)測得的場強(qiáng)。

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

機(jī)箱的電磁屏蔽，不僅取決于構(gòu)成機(jī)箱的材料，而且取決于機(jī)箱的結(jié)構(gòu)，即首先要選用高導(dǎo)電、導(dǎo)磁特性的材料作為屏蔽材料，其次要保證機(jī)箱導(dǎo)電的連續(xù)性。但實(shí)際屏蔽機(jī)箱的屏蔽效能在很大程度上取決于穿過機(jī)箱的導(dǎo)線，特別是穿過機(jī)箱的電源線。因此要重點(diǎn)解決電源線的屏蔽問題；當(dāng)設(shè)備由外部電源單獨(dú)供電時(shí)，設(shè)計(jì)時(shí)可不考慮電源線的影響，但應(yīng)解決好電源輸入接口的電磁干擾問題。

本通信終端采用外部獨(dú)立電源供電，內(nèi)部附加電源模塊。因此，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)只考慮通信接口、電源輸入、鍵盤、顯示屏及上下部分結(jié)合處的電磁屏蔽問題。

電磁屏蔽設(shè)計(jì)

箱體的屏蔽

整機(jī)結(jié)構(gòu)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(xù)，屏蔽效能大受影響。為保證接縫的連續(xù)密封性，可加裝帶導(dǎo)電微粒的硅橡膠密封條。上蓋、底座接縫處的結(jié)構(gòu)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(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)

顯示屏的屏蔽

終端采用液晶顯示器，因面板開孔尺寸較大，故正面顯示區(qū)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(dǎo)電膜；
2) 在透明基片上貼成品導(dǎo)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)生光柵衍射的問題，需要與顯示屏配用，調(diào)整偏振角度后使用。性價(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(nèi)側(cè)以防止劃傷，并使鍍層與面板周圍導(dǎo)電涂層良好接觸。

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(nèi)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(dǎo)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(nèi)壁，保證接觸處沒有縫隙，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(nèi)部電路的干擾，最后用屏蔽蓋把顯示屏包圍起來。顯示屏的屏蔽結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 顯示屏屏蔽設(shè)計(jì)

鍵盤的屏蔽

本終端鍵盤采用硅橡膠專用鍵盤，安裝在上蓋表面，開口較多，易引起電磁泄漏，降低屏蔽效能。因?yàn)榭卓p對(duì)電磁波的衰減與干擾波波長及孔縫尺寸有關(guān)，一般應(yīng)使孔洞的尺寸遠(yuǎn)小于電磁波的波長，只要孔縫的直徑足夠小，就能夠達(dá)到所要求的屏蔽效能。但一般按鍵的大小、排列應(yīng)符合人們的操作習(xí)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減少電磁泄漏。鍵盤的屏蔽結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖3所示。

圖3 鍵盤屏蔽結(jié)構(gòu)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(cè)面，需要在側(cè)面開口。為防止在開口處形成電磁泄露，可以在這些元件的后面裝屏蔽罩，穿過屏蔽罩的引線加裝穿心電容，焊接時(shí)引線通過穿心電容穿過屏蔽罩與元件相連。對(duì)于引入的電源插座，采用穿心電容實(shí)現(xiàn)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(dǎo)發(fā)射變大，為了防止由此引起的輻射超標(biāo)，在連接器(插座)與底座以及屏蔽罩之間安裝導(dǎo)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖4所示。

圖4 連接器、電源插座屏蔽結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)時(shí)還可直接選用帶電磁屏蔽功能的連接器，此時(shí)應(yīng)著重考慮I/O連接的屏蔽，如采用帶金屬絲屏蔽層的導(dǎo)線、扁平雙絞線等。
  
結(jié)語

電磁兼容性是電子設(shè)備系統(tǒng)設(shè)計(jì)中不可忽略的問題，它直接影響到系統(tǒng)設(shè)備工作的可靠性、穩(wěn)定性和品質(zhì)指標(biāo)。本文介紹的通信終端，通過電磁屏蔽系列設(shè)計(jì)措施后，經(jīng)測試，該產(chǎn)品各項(xiàng)電磁兼容性能指標(biāo)均滿足使用要求，達(dá)到GJB367A-2001、GJB151A - 1997標(biāo)準(zhǔn)的電磁兼容性要求。

參考文獻(xiàn)：
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