通信设备电磁兼容的机械结构设计方法

杨 琼

（京信网络系统股份有限公司，广东 广州 510000）

0 引 言

随着信息技术的不断发展和进步，通信设备应用范围在不断扩大，受到多元电磁环境的影响，设备要整合电磁兼容模块，在提高精度信息交互水平的同时，更好地抵御外界的电磁干扰，从而满足机械结构创新设计要求，为通信可持续健康发展奠定基础。

1 通信设备电磁兼容机械结构

在通信设备应用过程中，断路器、隔离开关等电气元件会造成较为典型的电磁干扰。此外，外界环境也会产生较大的电磁干扰，包括雷电天气、静电放电环境等。雷电是造成电磁暂态干扰的关键，尤其是直击雷和感应雷。雷电电击发生后，大电流会经过地线直接进入电网，接地点此时的电位也会出现较为显著的变化。若是靠近雷击大电流接地点，此时的电力通信设备会存在电位急速升高的问题，严重制约其信息传输质量，甚至会直接造成电力通信设备绝缘击穿。雷电入侵原理如图1所示。

系统短路故障、低频干扰等都会造成较为严重的干扰情况，影响通信设备的信息传递质量。由于通信设备是电感、电容以及电阻等元件共同组成的系统设备，因此元器件在参数范围内对部分频率产生的谐振也会出现过电流、过电压等情况，一旦不能有效进行电磁兼容（Electromagnetic Compatibility，EMC）控制模式抵御干扰，就会对通信设备的正常运行产生影响，造成传输数据丢失等现象。正是因为外界干扰源的存在，所以要整合通信设备的电磁兼容机械结构设计方案，维持良好的应用控制效果，以保证其数据信息传输管理的规范性，维持良好的通信设备运行环境[1]。

在通信设备电磁兼容机械结构设计工作中，要按照标准化流程开展具体作业，不仅要充分了解通信设备所处环境的电磁干扰源和电磁干扰途径，还要分析电磁屏蔽的具体措施，并在此基础上完成接地处理、结构布局设计处理等，配合评比材料和优化结构布置等创新设计方式有效减少通信设备电磁干扰问题。此外，通信设备机械结构创新设计工作中要将屏蔽处理模块作为关键，并确保电路板布置和元器件布置等工作都能顺利落实，在充分关注电磁兼容特性的基础上，维持结构设计的规范性。

2 通信设备电磁兼容机械结构设计内容

结合通信设备电磁兼容应用要求，按照标准化流程开展相应的设计工作，有效保证相应模块都能发挥实际作用。例如，设备外机箱设计采取屏蔽材料，并设置凹槽和导电芯处理环节，配合接地处理模块、通风波导窗以及滤波器等，在提升整个通信设备应用管理效果的同时，满足电磁兼容的应用需求，提高通信设备信息传递的安全性和可靠性。具体机械结构设计见图2。

2.1 前面板

近年来，可视化技术和智能化技术被广泛应用在通信设备信息交互模式中，通过在通信设备机箱前面板安装对应的液晶显示屏、电源开关等组件，就能完成可视化处理。为了确保通信设备电磁兼容环节的规范性，就要结合实际应用要求对前面板进行优化处理，一般采取屏蔽材料涂覆的方式。

前面板利用的是电氧化处理的铝板材料，要结合其实际应用要求利用屏蔽玻璃对液晶显示器予以保护，并完成电磁屏蔽处理工作。屏蔽玻璃要在原有透明玻璃基础上安装，增设编织金属丝网，有效维持屏蔽效能。为了保证屏蔽效能最优化，金属丝网延长距离设定为15 mm。与此同时，要借助压条压实处理的方式有效固定液晶显示屏和屏蔽玻璃，保证控制的合理性。

除此之外，要对薄膜键盘进行电磁屏蔽处理设计，在后部完成挡板的安装作业，对前面板指示灯利用内部大、外部小的台阶式孔设计处理方式，有效避免开关作业中产生的电磁干扰问题，提升整个设计结构的电磁屏蔽效能。与此同时，要利用铝镀银导电衬垫完成相应的处理工作，将前面板和开关接触表面位置作为设计处理的关键，保证电磁兼容屏蔽的规范性效果符合应用预期。

2.2 箱 体

为了保证通信设备整体电磁兼容机械结构设计的规范性，要对箱体区域予以关注。多数通信设备都是借助焊接技术配合螺钉紧固技术完成组装，而在这个过程中难免会受到电磁影响。接缝焊接质量、螺钉紧固力矩等都是引发通信设备箱体缝隙的关键因素，一旦出现缝隙，就会引发电磁泄漏问题，造成严重的电磁干扰现象，制约电磁屏蔽。为了保证整体电磁兼容控制结构的合理性和规范性，在机箱结构设计环节要着重关注其密实度，规避通信设备机箱结构缝隙问题。在机箱和前面板接触位置设置对应的凹槽，并在凹槽内部安装金属编织丝网衬垫，设置对应的导电橡胶芯，维持前面板和箱体连接的紧密性，为通信设备机箱连续供电予以保障。

除此之外，为了维持整体设计的规范性和科学性，在通信设备箱体的适当位置设置通风孔，通风孔内同样配置金属屏蔽丝网来保证电磁屏蔽效果，借助后部装配的轴流风机和通风波导板实现通风散热控制，最大程度上提高整个箱体的可控性和抗干扰性。

2.3 盖 板

在通信设备机械结构设计环节，要充分考量设备维修保养工作内容和机械结构设计的可控性，一般通过增设盖板来维持维修工作的及时性和规范性。由于盖板的设计本身就会增加电磁泄漏的风险，因此电磁兼容机械结构设计处理方案中要着重对盖板的设计内容和设计框架予以关注，维持良好的设计处理工序，以保证实时性约束力满足预期，一般是利用导电氧化处理的铝合金板材有效减少电磁干扰产生的影响。

为了保证供电连续性和接触的实时性，就要对盖板和箱体接触表面进行特殊设置，配合使用青铜指形簧片，在维持机箱散热效果的同时，有效降低电磁泄漏造成的影响，打造更加可控的应用模式。除此之外，可以在盖板的位置上增设散热通风孔，并且在孔内设置金属屏蔽丝网，从而有效过滤电磁干扰，实现屏蔽目标，维持通信设备通信质量的最优化[2]。

2.4 机箱接地

对于通信设备而言，设计环节和设计工序都要按照标准流程有序开展。在机箱接地设计环节中，要将提升通信设备整体抗干扰能力作为关键，有效提升对应设计环节的规范性，避免电磁干扰对通信效能产生制约作用。目前，较为常见的机箱接地处理方式包括保护性接地处理和功能性接地处理。结合通信设备实际应用要求维护通信设备机箱的等电位效能，实现通信设备和机箱结构电磁兼容的目标，最大程度上减少电磁干扰造成的影响。

2.5 电源抗干扰

在通信设备应用过程中，电源是提供电能的关键，而电源产生的耦合作用也会造成相应的电磁干扰问题。在电源模块布局处理工作中，要统筹分析通信设备的电磁兼容管控要求和规范，确保设计的合理性和科学性。为了满足结构设计的应用要求，将电源模块设置在机箱左侧单独的空间范围内，并在电源模块周围增设隔板结构，维持电磁屏蔽的合理性。与此同时，在隔板上涂覆抗电磁干扰材料，有效减少干扰问题。从电源控制整体布局出发，通过增设对应的滤波器模块，并配合电源模块安装电源滤波器，有效维持整体通信设备的抗干扰效能，保证电磁兼容能力最优化[3]。

3 应用案例

以32×2.5G 密集型光波复用（Dense Wavelength Division Multiplexing，DWDM）终端设备为例，其主要组成部分是光放大系统、监控子架、光信道子架。充分结合散热效能的要求，设备机架顶部和每个子架下方都安装了风扇子架，电源子架能完成48 V电源供给。

为了保证通信设备电磁兼容效果最优化，需要明确电磁干扰产生的条件。通信设备中的电子元件数量较多，为了避免干扰问题，需要从切断电磁信号耦合通道的角度分析并开展相应的设计工作。针对32×2.5G DWDM终端设备，子架中会设置不同的单盘，而单盘之间的电磁信号必然会形成干扰状态，加上外界电磁信号对其形成的干扰，要想维持电磁兼容效果，就要对单盘等结构进行EMC设计[4]。

（1）单盘EMC设计。针对发射功率较大的元件，利用屏蔽盒进行电磁屏蔽，并且在印制电器板（Printed Circuit Board，PCB）板上5 mm和板下5 mm导轨区域涂覆锡箔，实现良好接地。

（2）面板EMC设计。在PCB板非原件面板安装铝板结构，并在适配器和工作指示灯的相应位置安装金属屏蔽衬垫，保证接触的紧密性，避免电磁泄漏。

（3）子框EMC设计。上下托盘冲出金属导轨，对称冲出直径3.15 mm的圆孔，维持电磁屏蔽和散热效果。在背板上加装盖板，屏蔽外界电磁信号。只有维持单盘面板的整体性，并配合左右侧板、上下托盘等组成金属盒体，才能最大程度上避免电磁信号干扰[5]。

对32×2.5G DWDM终端设备进行性能测试，环境温度为40 ℃，连续测试时间为72 h。经过多次应用测试，设备的误码率和故障率接近于0，表明机械结构设计效果满足电磁兼容控制要求。

4 结 论

综上所述，在通信设备电磁兼容机械结构设计环节中，要积极整合具体的设计要素，保证设计环节和设计控制处理的规范性，从而提升通信设备的运行质量。