另一方面,對(duì)襯墊的壓力不應(yīng)大到使襯墊處于非正常壓縮狀態(tài),因?yàn)榇藭r(shí)會(huì)導(dǎo)致襯墊接觸失效,并可能產(chǎn)生電磁泄漏。與墊片分離的要求對(duì)于將襯墊壓縮控制在制造商建議范圍非常重要,這種設(shè)計(jì)需要確保墊片具有足夠的硬度,以免在墊片緊固件之間產(chǎn)生較大彎曲。在某些情況下,可能需要另外一些緊固件以防止外殼結(jié)構(gòu)彎曲。
此式僅適用于近磁場(chǎng)環(huán)境并且吸收損耗小于10dB的情況。由于屏蔽物吸收效率不高,其內(nèi)部的再反射會(huì)使穿過屏蔽層另一面的能量增加,所以校正因子是個(gè)負(fù)數(shù),表示屏蔽效率的下降情況。
B=20lg[-exp(-2t/σ)]
反射損耗隨波阻與屏蔽阻抗的比率變化,因此它不僅取決于波的類型,而且找訂單取決于屏蔽罩與波源之間的距離。這種情況適用于小型帶屏蔽的設(shè)備。
EMC問題常常是制約中國(guó)電子產(chǎn)品出口的一個(gè)原因,本文主要論述EMI的來(lái)源及一些非常具體的抑制方法。
電磁兼容性(EMC)是指“一種器件、設(shè)備或系統(tǒng)的性能,它可以使其在自身環(huán)境下正常工作并且同時(shí)不會(huì)對(duì)此環(huán)境中任何其他設(shè)備產(chǎn)生強(qiáng)烈電磁干擾(IEEEC63.12-1987)!睂(duì)于無(wú)線收發(fā)設(shè)備來(lái)說,采用非連續(xù)頻譜可部分實(shí)現(xiàn)EMC性能,但是很多有關(guān)的例子也表明EMC并不總是能夠做到。例如在筆記本電腦和測(cè)試設(shè)備之間、打印機(jī)和臺(tái)式電腦之間以及蜂窩電話和醫(yī)療儀器之間等都具有高頻干擾,我們把這種干擾稱為電磁干擾(EMI)。找訂單
EMC問題來(lái)源
所有電器和電子設(shè)備工作時(shí)都會(huì)有間歇或連續(xù)性電壓電流變化,有時(shí)變化速率還相當(dāng)快,這樣會(huì)導(dǎo)致在不同頻率內(nèi)或一個(gè)頻帶間產(chǎn)生電磁能量,而相應(yīng)的電路則會(huì)將這種能量發(fā)射到周圍的環(huán)境中。
EMI有兩條途徑離開或進(jìn)入一個(gè)電路:輻射和傳導(dǎo)。信號(hào)輻射是通過外殼的縫、槽、開孔或其他缺口泄漏出去;而信號(hào)傳導(dǎo)則通過耦合到電源、信號(hào)和控制線上離開外殼,在開放的空間中自由輻射,從而產(chǎn)生干擾。
很多EMI抑制都采用外殼屏蔽和縫隙屏蔽結(jié)合的方式來(lái)實(shí)現(xiàn),大多數(shù)時(shí)候下面這些簡(jiǎn)單原則可以有助于實(shí)現(xiàn)EMI屏蔽:從源頭處降低干擾;通過屏蔽、過濾或接地將干擾產(chǎn)生電路隔離以及增強(qiáng)敏感電路找訂單的抗干擾能力等。EMI抑制性、隔離性和低敏感性應(yīng)該作為所有電路設(shè)計(jì)人員的目標(biāo),這些性能在設(shè)計(jì)階段的早期就應(yīng)完成。
對(duì)設(shè)計(jì)工程師而言,采用屏蔽材料是一種有效降低EMI的方法。如今已有多種外殼屏蔽材料得到廣泛使用,從金屬罐、薄金屬片和箔帶到在導(dǎo)電織物或卷帶上噴射涂層及鍍層(如導(dǎo)電漆及鋅線噴涂等)。無(wú)論是金屬還是涂有導(dǎo)電層的塑料,一旦設(shè)計(jì)人員確定作為外殼材料之后,就可著手開始選擇襯墊。
金屬屏蔽效率
可用屏蔽效率(SE)對(duì)屏蔽罩的適用性進(jìn)行評(píng)估,其單位是分貝,計(jì)算公式為:
SEdB=A+R+B
其中A:吸收損耗(dB)R:反射損耗(dB)B:校正因子(找訂單dB)(適用于薄屏蔽罩內(nèi)存在多個(gè)反射的情況)
一個(gè)簡(jiǎn)單的屏蔽罩會(huì)使所產(chǎn)生的電磁場(chǎng)強(qiáng)度降至最初的十分之一,即SE等于20dB;而有些場(chǎng)合可能會(huì)要求將場(chǎng)強(qiáng)降至為最初的十萬(wàn)分之一,即SE要等于100dB。
吸收損耗是指電磁波穿過屏蔽罩時(shí)能量損耗的數(shù)量,吸收損耗計(jì)算式為:
AdB=1.314(f×σ×μ)1/2×t
其中f:頻率(MHz)μ:銅的導(dǎo)磁率σ:銅的導(dǎo)電率t:屏蔽罩厚度
反射損耗(近場(chǎng))的大小取決于電磁波產(chǎn)生源的性質(zhì)以及與波源的距離。對(duì)于桿狀或直線形發(fā)射天線而言,離波源越近波阻越高,然后隨著與波源距離的增加而下降,但平面波阻則無(wú)變化(恒為37找訂單7)。
相反,如果波源是一個(gè)小型線圈,則此時(shí)將以磁場(chǎng)為主,離波源越近波阻越低。波阻隨著與波源距離的增加而增加,但當(dāng)距離超過波長(zhǎng)的六分之一時(shí),波阻不再變化,恒定在377處。
近場(chǎng)反射損耗可按下式計(jì)算:
R(電)dB=321.8-(20×lgr)-(30×lgf)-[10×lg(μ/σ)]
R(磁)dB=14.6+(20×lgr)+(10×lgf)+[10×lg(μ/σ)]
其中r:波源與屏蔽之間的距離。
SE算式最后一項(xiàng)是校正因子B,其計(jì)算公式為:
只有如金屬和鐵之類導(dǎo)磁率高的材料才能在極低頻率下達(dá)到較高屏蔽效率。這些材料的導(dǎo)磁率會(huì)找訂單隨著頻率增加而降低,另外如果初始磁場(chǎng)較強(qiáng)也會(huì)使導(dǎo)磁率降低,還有就是采用機(jī)械方法將屏蔽罩作成規(guī)定形狀同樣會(huì)降低導(dǎo)磁率。綜上所述,選擇用于屏蔽的高導(dǎo)磁性材料非常復(fù)雜,通常要向EMI屏蔽材料供應(yīng)商以及有關(guān)咨詢機(jī)構(gòu)尋求解決方案。
在高頻電場(chǎng)下,采用薄層金屬作為外殼或內(nèi)襯材料可達(dá)到良好的屏蔽效果,但條件是屏蔽必須連續(xù),并將敏感部分完全遮蓋住,沒有缺口或縫隙(形成一個(gè)法拉第籠)。然而在實(shí)際中要制造一個(gè)無(wú)接縫及缺口的屏蔽罩是不可能的,由于屏蔽罩要分成多個(gè)部分進(jìn)行制作,因此就會(huì)有縫隙需要接合,另外通常還得在屏蔽罩上打孔以便安裝與插卡或裝配組件的連線。
設(shè)計(jì)屏蔽罩的困難在于制造過程中不可找訂單避免會(huì)產(chǎn)生孔隙,而且設(shè)備運(yùn)行過程中還會(huì)需要用到這些孔隙。制造、面板連線、通風(fēng)口、外部監(jiān)測(cè)窗口以及面板安裝組件等都需要在屏蔽罩上打孔,從而大大降低了屏蔽性能。盡管溝槽和縫隙不可避免,但在屏蔽設(shè)計(jì)中對(duì)與電路工作頻率波長(zhǎng)有關(guān)的溝槽長(zhǎng)度作仔細(xì)考慮是很有好處的。
任一頻率電磁波的波長(zhǎng)為:波長(zhǎng)(λ)=光速(C)/頻率(Hz)
當(dāng)縫隙長(zhǎng)度為波長(zhǎng)(截止頻率)的一半時(shí),RF波開始以20dB/10倍頻(1/10截止頻率)或6dB/8倍頻(1/2截止頻率)的速率衰減。通常RF發(fā)射頻率越高衰減越嚴(yán)重,因?yàn)樗牟ㄩL(zhǎng)越短。當(dāng)涉及到最高頻率時(shí),必須要考慮可能會(huì)出現(xiàn)的任何諧波,不過實(shí)際上只需考慮一次找訂單及二次諧波即可。
一旦知道了屏蔽罩內(nèi)RF輻射的頻率及強(qiáng)度,就可計(jì)算出屏蔽罩的最大允許縫隙和溝槽。例如如果需要對(duì)1GHz(波長(zhǎng)為300mm)的輻射衰減26dB,則150mm的縫隙將會(huì)開始產(chǎn)生衰減,因此當(dāng)存在小于150mm的縫隙時(shí),1GHz輻射就會(huì)被衰減。所以對(duì)1GHz頻率來(lái)講,若需要衰減20dB,則縫隙應(yīng)小于15mm(150mm的1/10),需要衰減26dB時(shí),縫隙應(yīng)小于7.5mm(15mm的1/2以上),需要衰減32dB時(shí),縫隙應(yīng)小于3.75mm(7.5mm的1/2以上)。
可采用合適的導(dǎo)電襯墊使縫隙大小限定在規(guī)定尺寸內(nèi),從而實(shí)現(xiàn)這種衰減效果。
屏蔽設(shè)計(jì)難找訂單點(diǎn)
由于接縫會(huì)導(dǎo)致屏蔽罩導(dǎo)通率下降,因此屏蔽效率也會(huì)降低。要注意低于截止頻率的輻射其衰減只取決于縫隙的長(zhǎng)度直徑比,例如長(zhǎng)度直徑比為3時(shí)可獲得100dB的衰減。在需要穿孔時(shí),可利用厚屏蔽罩上面小孔的波導(dǎo)特性;另一種實(shí)現(xiàn)較高長(zhǎng)度直徑比的方法是附加一個(gè)小型金屬屏蔽物,如一個(gè)大小合適的襯墊。上述原理及其在多縫情況下的推廣構(gòu)成多孔屏蔽罩設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。
多孔薄型屏蔽層:多孔的例子很多,比如薄金屬片上的通風(fēng)孔等等,當(dāng)各孔間距較近時(shí)設(shè)計(jì)上必須要仔細(xì)考慮。下面是此類情況下屏蔽效率計(jì)算公式:
SE=[20lg(fc/o/σ)]-10lgn
其中fc/o:截止頻率n:孔洞數(shù)找訂單目
注意此公式僅適用于孔間距小于孔直徑的情況,也可用