遙控終端的電磁屏蔽設計
發布時間:2008-11-10 來源:中電網
中心論題:
- 電磁屏蔽相關知識基礎
- 通信終端結構設計需注意的電磁屏蔽問題
解決方案:
- 采用外部獨立電源供電,內部附加電源模塊
- 在結構設計時考慮通信接口、電源輸入、鍵盤、顯示屏及上下部分結合處電磁屏蔽問題
引言
隨著電子技術的發展,電子設備的幹擾問題也越來越嚴重;yinci,diancijianrongshejiyijingchengweidianzichanpinshejizhongyixiangshifenzhongyaodeneirong。zaidianleshebeizhong,dianciganraonengliangyibantongguochuandaoxingouhehefushexingouheliangzhongfangshilaichuanshu。shejishi,tongchangduichuandaoxingouhecaiqulvbofangfajiayiyizhi;而對輻射性耦合則采用電磁屏蔽措施予以控製。
電dian磁ci屏ping蔽bi是shi解jie決jue電dian子zi設she備bei電dian磁ci兼jian容rong問wen題ti的de重zhong要yao手shou段duan之zhi一yi,大da部bu分fen電dian磁ci兼jian容rong問wen題ti都dou可ke以yi通tong過guo電dian磁ci屏ping蔽bi來lai解jie決jue,特te別bie是shi隨sui著zhe電dian路lu工gong作zuo的de頻pin率lv日ri益yi提ti高gao,單dan純chun依yi靠kao線xian路lu板ban設she計ji往wang往wang不bu能neng滿man足zu電dian磁ci兼jian容rong標biao準zhun的de要yao求qiu。電dian予yu設she備bei的de屏ping蔽bi設she計ji與yu傳chuan統tong的de結jie構gou設she計ji有you許xu多duo不bu同tong之zhi處chu,一yi般ban地di在zai結jie構gou設she計ji時shi如ru果guo沒mei有you考kao慮lv屏ping蔽bi問wen題ti,很hen難nan滿man足zu電dian磁ci兼jian容rong性xing要yao求qiu。所suo以yi,在zai設she計ji電dian子zi產chan品pin時shi,必bi須xu從cong一yi開kai始shi就jiu考kao慮lv電dian磁ci屏ping蔽bi問wen題ti。
電磁屏蔽
電dian磁ci屏ping蔽bi主zhu要yao是shi用yong來lai防fang止zhi高gao頻pin電dian磁ci場chang的de影ying響xiang,從cong而er有you效xiao地di控kong製zhi電dian磁ci波bo從cong某mou一yi區qu域yu向xiang另ling一yi區qu域yu進jin行xing輻fu射she傳chuan播bo。基ji本ben原yuan理li是shi采cai用yong低di電dian阻zu值zhi的de導dao體ti材cai料liao,利li用yong電dian磁ci波bo在zai屏ping蔽bi體ti表biao麵mian的de反fan射she、在導體內部的吸收及傳輸過程中的損耗而產生屏蔽作用。
電磁屏蔽的目的就是抑製電磁噪聲的傳播,使處在電磁環境中的儀器在避免電磁幹擾(EMI)的同時也不產生電磁幹擾,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米。
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。用於電磁兼容目的的屏蔽休通常能將電磁波的強度衰減到原來的百分之-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:
SE=201g(E1/E2) (dB)
式中E1足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製造的,成本也很高。
機箱的電磁屏蔽,不僅取決於構成機箱的材料,而且取決於機箱的結構,即首先要選用高導電、導(dao)磁(ci)特(te)性(xing)的(de)材(cai)料(liao)作(zuo)為(wei)屏(ping)蔽(bi)材(cai)料(liao),其(qi)次(ci)要(yao)保(bao)證(zheng)機(ji)箱(xiang)導(dao)電(dian)的(de)連(lian)續(xu)性(xing)。但(dan)實(shi)際(ji)屏(ping)蔽(bi)機(ji)箱(xiang)的(de)屏(ping)蔽(bi)效(xiao)能(neng)在(zai)很(hen)大(da)程(cheng)度(du)上(shang)取(qu)決(jue)於(yu)穿(chuan)過(guo)機(ji)箱(xiang)的(de)導(dao)線(xian),特(te)別(bie)是(shi)穿(chuan)過(guo)機(ji)箱(xiang)的(de)電(dian)源(yuan)線(xian)。因(yin)此(ci)要(yao)重(zhong)點(dian)解(jie)決(jue)電(dian)源(yuan)線(xian)的(de)屏(ping)蔽(bi)問(wen)題(ti);當設備由外部電源單獨供電時,設計時可不考慮電源線的影響,但應解決好電源輸入接口的電磁幹擾問題。
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,在結構設計時隻考慮通信接口、電源輸入、鍵盤、顯示屏及上下部分結合處的電磁屏蔽問題。
電磁屏蔽設計
箱體的屏蔽
整zheng機ji結jie構gou由you上shang蓋gai和he底di座zuo兩liang部bu分fen組zu成cheng,如ru果guo僅jin靠kao上shang蓋gai與yu底di座zuo直zhi接jie接jie觸chu,接jie縫feng處chu的de接jie觸chu很hen難nan連lian續xu,屏ping蔽bi效xiao能neng大da受shou影ying響xiang。為wei保bao證zheng接jie縫feng的de連lian續xu密mi封feng性xing,可ke加jia裝zhuang帶dai導dao電dian微wei粒li的de矽gui橡xiang膠jiao密mi封feng條tiao。
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境密封。同時為了避免上蓋、底座兩部分的相互幹擾,設計時用一屏蔽盒將整個上蓋裏的電路模塊、元器件、部件等罩住,這樣使維修更方便。

顯示屏的屏蔽
終端采用液晶顯示器,因麵板開孔尺寸較大,故正麵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。
其中金屬絲網夾芯型玻璃具有最好的屏蔽效能,但隻有65%~80%的透光率,並且由於絲網產生光柵衍射的問題,需要與顯示屏配用,調整偏振角度後使用。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麵裝在終端內側以防止劃傷,並使鍍層與麵板周圍導電塗層良好接觸。
這裏采用第三種方式,安裝時先將普通橡膠條粘在顯示窗內壁四周,再將金屬絲網夾芯型玻璃粘在橡膠條上,同時用導電膠粘好金屬絲;然ran後hou用yong減jian震zhen墊dian及ji金jin屬shu壓ya板ban將jiang金jin屬shu絲si網wang夾jia芯xin型xing玻bo璃li壓ya緊jin,最zui後hou安an裝zhuang顯xian示shi屏ping。安an裝zhuang屏ping蔽bi玻bo璃li時shi,一yi定ding要yao將jiang金jin屬shu絲si網wang緊jin貼tie顯xian示shi窗chuang內nei壁bi,保bao證zheng接jie觸chu處chu沒mei有you縫feng隙xi,以yi防fang電dian磁ci泄xie漏lou。
屏ping蔽bi玻bo璃li安an裝zhuang完wan畢bi,待dai粘zhan膠jiao涼liang幹gan後hou再zai裝zhuang顯xian示shi屏ping。為wei了le防fang止zhi終zhong端duan內nei部bu電dian路lu的de幹gan擾rao,最zui後hou用yong屏ping蔽bi蓋gai把ba顯xian示shi屏ping包bao圍wei起qi來lai。顯xian示shi屏ping的de屏ping蔽bi結jie構gou如ru圖tu2所示。

鍵盤的屏蔽
本ben終zhong端duan鍵jian盤pan采cai用yong矽gui橡xiang膠jiao專zhuan用yong鍵jian盤pan,安an裝zhuang在zai上shang蓋gai表biao麵mian,開kai口kou較jiao多duo,易yi引yin起qi電dian磁ci泄xie漏lou,降jiang低di屏ping蔽bi效xiao能neng。因yin為wei孔kong縫feng對dui電dian磁ci波bo的de衰shuai減jian與yu幹gan擾rao波bo波bo長chang及ji孔kong縫feng尺chi寸cun有you關guan,一yi般ban應ying使shi孔kong洞dong的de尺chi寸cun遠yuan小xiao於yu電dian磁ci波bo的de波bo長chang,隻zhi要yao孔kong縫feng的de直zhi徑jing足zu夠gou小xiao,就jiu能neng夠gou達da到dao所suo要yao求qiu的de屏ping蔽bi效xiao能neng。但dan一yi般ban按an鍵jian的de大da小xiao、排列應符合人們的操作習慣,按鍵太小使用不方便,故這裏主要采取安裝屏蔽罩的方法來減少電磁泄漏。鍵盤的屏蔽結構設計如圖3所示。

通信接口、電源輸入插座的屏蔽
終端的通信連接器及ji電dian源yuan輸shu入ru插cha座zuo安an裝zhuang在zai底di座zuo側ce麵mian,需xu要yao在zai側ce麵mian開kai口kou。為wei防fang止zhi在zai開kai口kou處chu形xing成cheng電dian磁ci泄xie露lu,可ke以yi在zai這zhe些xie元yuan件jian的de後hou麵mian裝zhuang屏ping蔽bi罩zhao,穿chuan過guo屏ping蔽bi罩zhao的de引yin線xian加jia裝zhuang穿chuan心xin電dian容rong,焊han接jie時shi引yin線xian通tong過guo穿chuan心xin電dian容rong穿chuan過guo屏ping蔽bi罩zhao與yu元yuan件jian相xiang連lian。對dui於yu引yin入ru的de電dian源yuan插cha座zuo,采cai用yong穿chuan心xin電dian容rong實shi現xian電dian磁ci屏ping蔽bi。
由於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,能有效地控製該處縫隙泄漏。連接器、電源插座屏蔽結構設計如圖4所示。

設計時還可直接選用帶電磁屏蔽功能的連接器,此時應著重考慮I/O連接的屏蔽,如采用帶金屬絲屏蔽層的導線、扁平雙絞線等。
結論
電磁兼容性是電子設備係統設計中不可忽略的問題,它直接影響到係統設備工作的可靠性、穩(wen)定(ding)性(xing)和(he)品(pin)質(zhi)指(zhi)標(biao)。本(ben)文(wen)介(jie)紹(shao)的(de)通(tong)信(xin)終(zhong)端(duan),通(tong)過(guo)電(dian)磁(ci)屏(ping)蔽(bi)係(xi)列(lie)設(she)計(ji)措(cuo)施(shi)後(hou),經(jing)測(ce)試(shi),該(gai)產(chan)品(pin)各(ge)項(xiang)電(dian)磁(ci)兼(jian)容(rong)性(xing)能(neng)指(zhi)標(biao)均(jun)滿(man)足(zu)使(shi)用(yong)要(yao)求(qiu),達(da)到(dao)GJB367A-2001、GJB151A-1997標準的電磁兼容性要求。
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