刍议电子设备结构设计中的电磁兼容设计

陈雷

摘   要：随着科技发展，电子设备已经成为一种必不可少的基础设施。电子设备的电磁兼容性能与其结构电磁屏蔽措施紧密相关，不采取恰当的电磁屏蔽措施，会导致设备之间的电磁干扰日益严重，电子设备的性能下降，甚至会导致无法正常工作。本文从结构电磁兼容设计的角度出发，以实现良好的电磁兼容为目标，探讨良好有效的电子设备结构设计屏蔽措施。

关键词：电子设备  电磁兼容  结构设计  屏蔽措施

中图分类号：TN02                                  文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2019）02（a）-0066-02

Abstract： Electronic equipment plays a key role in the development of various industries and is an essential infrastructure. Therefore， relevant personnel must pay attention to the construction of the operating environment of electronic equipment， strengthen the structure design of electronic equipment， and improve the electromagnetic compatibility of electronic equipment. In this paper， starting from the basic principle of electronic equipment is compatible with， analyzes the common problems in the current electronic equipment structure design， and to achieve good electromagnetic compatibility for the purpose， based on the study of the equipment structure design of effective measures.

Key Words： Electronic equipment; Structural design; Electromagnetic compatibility;Shielding protection

随着技术的创新和发展，电子设备的性能更为强大，功能更加多元化，内部结构也更加复杂。正常情況下，狭小的空间里也会有着不少数目的电子设备，各种设备其不同的工作频率及不适宜的电磁兼容设计，都会影响设备的正常运转，降低工作效率和生产效益。

1  电磁兼容设计的目的

电磁兼容性是电子设备的主要性能之一，在产品研制设计阶段启动时就必须要考虑到设备的电磁兼容设计，如若待设备投产后进行测试时再设法解决电磁兼容问题的话所产生的代价将会很高，乃至不能完全解决所发现的故障及问题。

电磁兼容设计的目的是使所研制设计的设备及产品可以在复杂多样的电磁环境中实现良好稳定的工作状态，因此设备在进行电磁兼容设计时应符合以下几点要求：首先需要明确设备所要求的电磁兼容指标，然后确定设备内装件中的敏感器件、干扰源及干扰途径，之后采取有针对性的措施，最后通过试验来验证设备能否符合所要求的电磁兼容指标。

2  电磁兼容结构设计要点

在电子设备的结构设计中，不注重电磁兼容设计要求，可能会导致电子设备引发相应的故障，影响设备的正常工作状态，常见故障体现在箱体结构屏蔽设计、搭接设计及接地设计等方面。

另外，电子设备多数为完全密闭的铝合金加固设备，散热性能不太好，避免因内装元器件工作温度过高导致内装元器件寿命减少甚至损坏，因此在进行箱体结构屏蔽设计时还应兼顾设备的热设计要求。

2.1 箱体结构屏蔽设计

箱体结构的屏蔽设计，是电子设备的结构电磁兼容设计中十分重要的一环。箱体的屏蔽性能设计到位，就等同于完成了90%以上的结构电磁兼容设计工作。

箱体结构的选材应当要合理，若选择的材料不合适，将导致结构的屏蔽性能的减弱甚至丧失。在电磁波的传播途径中，只要可以对低电磁波传播能量进行切断、阻碍、降的方法，都能阻碍或阻止电磁波的传播，从而起到屏蔽的作用。

电磁屏蔽是利用导电性能良好的良导体制成的屏蔽体来阻止或减小电磁波传播能量所采取的一种措施。经常选用的方法有静电场屏蔽、静磁场屏蔽及变化的电磁场屏蔽。电子设备结构设计人员在进行电磁兼容设计时，必须按相应的电磁兼容要求进行有针对性的电磁屏蔽设计。在电子设备内部元器件之间的电磁兼容得到了良好控制的前提下，在结构上也要对变化的电磁场进行整机级的结构屏蔽设计。

2.2 接地设计

电子设备提供的接地方式可分为两种，一为保护地，二为信号地。在这二种接地柱中，要求保护地与机箱间低阻抗导通、要求信号地与机箱间高阻抗绝缘。保护地兼做安全地的作用，对保证人身及设备安全具有重要作用。

接地点的合理选择，有助于提高电路组合接地方案的可行性。采用多点就近接地方式，让接地点间的电位差尽量减小，避免接地点相互之间产生干扰。注重接地面的处理，增强抗氧化和抗腐蚀性能，提升接地设计水平。

2.3 搭接设计

结构件与结构件之间，结构件与连接器的屏蔽壳体之间，需要通过安装导电衬垫的方式来实现两者接触面之间的连续低阻抗搭接，从而保证设备箱体良好的屏蔽性能。导电衬垫一般选用铍铜簧片、铝镀银导电橡胶等材料。

2.4 屏蔽设计与设备的热设计

理论上，完全密闭的箱体屏蔽性能是良好的。实际上，设备内部内装件工作会产生大量的热量，需要通过结构件传导到箱体上，然后通过箱体辐射到周围环境中，因此在自然散热的情况下，完全密闭的箱体热传导路径长，其散热能力基本不太理想。

在自然条件下，密闭箱体的散热能力如图1所示（图1引自QJ1474-88《电子设备热设计规范》中对应的图表）[3]。

图1中纵坐标表示电子设备箱体内部的散热量，横坐标表示电子设备箱体的有效热辐射表面积。当设备内装件的发热量和所要求的温升值确定后，可通过此图来预估设备箱体的热设计是否能确保内装件的正常工作。如果预估时设备热设计超出了限值，则需要选择通风机箱或者采取强制风冷等热设计措施。

3  结语

经上述分析可知，在电子设备结构设计过程中，设计人员应着重关注电子设备的屏蔽设计。在实际工作中应认真分析及模拟故障的形成原因，选用有针对性的控制和完善措施，及时的将故障排除，提高电磁兼容设计水平，提升设备的运行可靠性，促进电子设备的全面稳定发展。

参考文献

[1] 汤恒，易艳春.舰用电子设备结构电磁兼容性设计要点[J].电子世界，2017（8）：18.

[2] 詹金晶.浅析舰船电磁兼容中的接地设计方法[J].电子世界，2016（13）：106.

[3] QJ1474-88 电子设备热设计规范[Z].航天部单位资料室，1988.