電磁兼容設計的基本要求！給你科普一下

隨着科學技術的不斷髮展，電子設備的數量及應用逐漸增多，結果必將形成電磁干擾愈來愈嚴重。

在日趨惡劣的電磁環境中，如若不採起恰當的電磁屏蔽措施，會致使設備之間的電磁干擾日益嚴重，電子設備的性能降低，甚者會危及到信息的安全。爲了保證電子設備在複雜的電磁環境中既不干擾其餘設備，而又不受其餘設備干擾的影響而能正常工做,這就要求在設備研製的初期階段必須從結構、技術等方面進行嚴格的電磁兼容設計。

1 電磁兼容設計的基本要求
電磁兼容性是電子設備的主要性能之一，在進行設備功能設計的同時，還應進行電磁兼容設計。

電磁兼容設計的目的是使所設計的設備在複雜電磁環境中實現電磁兼容，所以在進行電磁兼容設計時應知足如下要求: 首先明確設備所知足的電磁兼容指標，而後肯定設備的敏感器件、干擾源及干擾途徑，有針對性地採起措施，最後經過試驗瞭解設備是否達到了電磁兼容指標要求。

2 電磁兼容設計所採起的方法
對於通訊車而言，一般其所裝載的設備量不少,包括配電設備、通訊設備及終端設備等，各設備間很容易造成電磁干擾，進而影響通訊質量，所以設備在進行電磁兼容設計時要從3 要素( 干擾源、耦合途徑和敏感設備) 出發，採起各類有效手段，抑制干擾源,消除或減弱干擾耦合，增長敏感設備的抗干擾能力。

Engineer checking the equipment under test (EUT),

以某車載電子設備爲例，由數字電流表、數字電壓表、轉換開關、斷路器、控制保護單元、互感器、接觸器等單元及元器件組成，其中數字電流表、數字電壓表、轉換開關、斷路器佈置於前面板上，控制保護單元、互感器、接觸器等單元及元器件放在機箱內部。此設備要知足 GJB151A- 97 有關的電磁兼容指標要求，在結構設計等方面採起的主要措施有: 儀表窗口的屏蔽; 機箱縫隙的屏蔽; 各單元合理佈局及其屏蔽; 電纜敷設以及電源線濾波等。

2.1 儀表窗口的屏蔽

儀表窗口對設備來講是比較大的泄漏口，必須採起有效的措施將其屏蔽，爲此採用加裝絲網屏蔽玻璃的方法對數字電流表、數字電壓表進行外部屏蔽。絲網屏蔽玻璃是由一種低阻抗的金屬絲網經過特殊工藝夾在兩層玻璃之間製成，絲網篩孔的密度決定其主要的屏蔽效能。如圖1 所示，因爲玻璃周邊預留了10~ 20 mm 金屬絲網毛邊，經過螺裝金屬外框將它牢牢壓在機箱上，從而得到連續的導電錶面，以達到減小電磁泄露的目的。

圖1 儀表窗口的屏蔽

2.2 機箱縫隙的屏蔽

影響屏蔽完整性的主要因素是屏蔽體上的接縫。此車載電子設備的框架是採用鋁板折彎後對焊而成，焊縫平滑連續，屬於永久性接縫，這種接縫處的射頻電阻幾乎與金屬板自己的射頻電阻相同，從而保證了屏蔽體接合處的電氣連續性。對於可拆式接縫，如機箱、蓋板接合處，每每採用螺釘緊固方式,因爲螺釘的間距不宜過小，接合表面的不平整以及蓋板材料的翹曲變形等緣由，使接合面處不可避免地產生了縫隙，下降了機箱的屏蔽效能，爲此採起了2 種方法來解決此問題: 增長縫隙深度，爲了增長縫隙深度，機箱的彎邊寬度取15 mm，重疊尺寸越大,屏蔽效能越好; 減少縫隙長度，因爲鈑金機箱很難作到接合面處的高精度，爲了彌補此缺陷，採用了經濟、實用的方法，在接合面處粘貼帶背膠的鈹青銅簧片，因爲簧片具備必定的彈性，裝配後簧片變形，接觸面產生必定的壓力，使接合面具備了必定的電氣連續性。

2.3 機箱內部各單元佈局及其屏蔽

合理佈置設備內各單元及元器件的位置，能夠作到既經濟又實用地減少干擾程度。首先必須明確干擾源和受感器，在本設備中干擾源是控制保護器,敏感設備是數字電流表和電壓表，爲了不兩者緊鄰，把它們分別放置於機箱的後部和前部，用空間距離減弱彼此的電磁干擾。爲了達到更有效的屏蔽效果，又在電流、電壓表的表體外圍罩有屏蔽盒，表頭緊貼前面板的屏蔽玻璃，玻璃的絲網毛邊經過螺裝金屬外框將它和機箱、屏蔽盒聯成一體，從而使表體徹底處於電氣連續的金屬罩中( 如圖1 所示) ，而電流、電壓表引線則由裝在屏蔽盒上的穿心電容引入,這樣使引線所感應的干擾信號被旁路接地。一樣控制保護器也用屏蔽盒對其進行了屏蔽，進一步減少了它對外的輻射能量，從而得到較好的屏蔽效果。

電磁場

2.4 電纜選用及敷設

由於電纜是高效的電磁波接收和輻射天線，也是干擾傳導的良好通道，絕大多數設備的電磁兼容問題是電纜形成的，解決電纜問題的主要方法之一是對電纜進行屏蔽，因此此設備選取了屏蔽層質量好( 低阻抗) 的電纜，而且保證電纜屏蔽層與機箱360…低阻抗搭接，使屏蔽層與機箱構成一個完整的屏蔽體，這樣在必定程度上可以解決電纜輻射的問題。與此同時，在電裝佈線時，要求電源配電線路與其它各種線路保持150mm 距離，敏感電路和干擾電路各自單獨敷設，不能交叉重疊，且加大線束的間距，避免線纜間的耦合。

2.5 電源線濾波

爲了抑制電源輸入端高頻干擾信號對本系統的影響，加裝了EMC 電源線濾波器。濾波器不一樣於其餘電子元器件，它的性能與其安裝方式有很大關係,因此在濾波器的安裝方式上採起了一系列措施。如圖2 所示，首先濾波器輸入與輸出線要遠離，以免因爲兩端耦合而致使高頻濾波效果變差等現象產生; 其次濾波器外殼與機箱低阻抗接觸，同時要減短電源端口到濾波器的連線，當電流進入機箱後，先流經濾波器進行濾波，而後再到其餘各單元; 最後電源端口與濾波器之間連線也要進行屏蔽，這樣外界的電磁干擾不能沿電源線進入設備，機箱內的電磁干擾也沒法傳出機箱，形成干擾發射超標。

圖2 電源濾波器安裝方式

2.6 接地

接地是電子設備的一個很重要的問題，它可使整個電路系統中全部單元電路的地之間沒有電位差，保證設備能穩定地工做。

此車載設備的後面板上安裝有接地柱，即機殼地。機殼地可使因爲靜電感應而積累在機殼上的大量電荷經過大地泄放，避免因爲靜電放電時產生的大電流流進設備的電路對其形成干擾和危害，合理的接地點對於整個機箱的屏蔽效能十分重要。

3 測試結果及完善措施
此車載設備在採起了以上電磁兼容措施後，按GJB151A- 97 有關的電磁兼容指標要求進行測試，發現除了RE102 試驗項目超標外，其他各項指標均合格。

對RE102 試驗項目進行觀察，發現測試結果圖的超標點爲24 MHz、36 MHz 兩點，而這兩點分別是12 MHz 頻率點的二三次諧波。爲了找到這一頻率點的元器件，對機箱內各單元進行了分析，發現控制保護單元中有一個12MHz 晶振，因爲晶振屬於高噪聲元器件，可以產生較強的輻射，從而使其周邊充滿着近場輻射場。

若是輻射場內有器件或走線，晶振及其諧波信號將耦合到器件或走線上而輻射出去;再者又發現控制保護單元的PCB 板未採起就近接地措施，只是經過一根長引線和機殼地相連，形成信號的環路面積增大，產生了很強的輻射，因此對控制保護單元採起措施應該是行之有效的。首先對晶振進行屏蔽且屏蔽體就近接地，弱化輻射發射強度; 而後控制保護單元的PCB 板一樣採起就近接地措施,而且在屏蔽盒出口處的信號線上安裝一個鐵氧體磁環，能夠將不須要的高頻干擾抑制掉。經過採起以上措施後，RE102 試驗指標合格，如圖3 所示。

圖3 測試結果圖

4 結束語 由上所述能夠看出，電磁兼容是一門實踐性很強的綜合性學科，不管是結構設計，仍是印製板設計，都須要採起行之有效的方法。該車載設備在採起了以上各類有效措施後，終於達到了更爲理想的電磁兼容效果。