遙控終端的電磁屏蔽設(shè)計

摘要：  本文介紹了遙控終端結(jié)構(gòu)設(shè)計中所采用的電磁屏蔽設(shè)計方法，其結(jié)果滿足GJB367A - 2001及GJB151A - 1997標準對設(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重；因此，電磁兼容設(shè)計已經(jīng)成為電子產(chǎn)品設(shè)計中一項十分重要的內(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)計時，通常對傳導(dǎo)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(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)計往往不能滿足電磁兼容標準的要求。電子設(shè)備的屏蔽設(shè)計與傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計有許多不同之處，一般地在結(jié)構(gòu)設(shè)計時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)計電子產(chǎn)品時，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)域進行輻射傳播。基本原理是采用低電阻值的導(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沒有屏蔽存在時的電磁場強度E1與有屏蔽時的電磁場強度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是沒有屏蔽體時測得的場強，E2是有屏蔽體時測得的場強。

屏蔽效能越高,每增加20dB的難度越大。民用設(shè)備的機箱一般僅需要40dB左右的屏蔽效能，而軍用設(shè)備的機箱一般需要60dB以上的屏蔽效能，TEMPEST設(shè)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(gòu)成機箱的材料，而且取決于機箱的結(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，其次要保證機箱導(dǎo)電的連續(xù)性。但實際屏蔽機箱的屏蔽效能在很大程度上取決于穿過機箱的導(dǎo)線，特別是穿過機箱的電源線。因此要重點解決電源線的屏蔽問題；當(dāng)設(shè)備由外部電源單獨供電時，設(shè)計時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立電源供電，內(nèi)部附加電源模塊。因此，在結(jié)構(gòu)設(shè)計時只考慮通信接口、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

箱體的屏蔽

整機結(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。同時為了避免上蓋、底座兩部分的相互干擾，設(shè)計時用一屏蔽盒將整個上蓋里的電路模塊、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，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

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。因為孔縫對電磁波的衰減與干擾波波長及孔縫尺寸有關(guān)，一般應(yīng)使孔洞的尺寸遠小于電磁波的波長，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(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，焊接時引線通過穿心電容穿過屏蔽罩與元件相連。對于引入的電源插座，采用穿心電容實現(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，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)計如圖4所示。

圖4 連接器、電源插座屏蔽結(jié)構(gòu)設(shè)計

設(shè)計時還可直接選用帶電磁屏蔽功能的連接器，此時應(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。本文介紹的通信終端，通過電磁屏蔽系列設(shè)計措施后，經(jīng)測試，該產(chǎn)品各項電磁兼容性能指標均滿足使用要求，達到GJB367A-2001、GJB151A - 1997標準的電磁兼容性要求。

參考文獻：
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