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抗干扰评估试验系统中电磁屏蔽的设计探究

2020-06-29 261 上传者：管理员

摘要：某抗干扰评估试验系统用于校准数据链测试设备的性能和指标,并将其溯源至国家标准,因此系统的各项指标非常高。而电磁干扰已经成为影响精度的一个重要因素,电磁屏蔽是电磁干扰控制的重要手段,也是电磁兼容设计的首要方法。本文通过对专用测试设备的结构研究,对其各个部件进行屏蔽机理分析,并提出改善其性能的方法,为设计人员在实际测试过程中提供相应的参考。

关键词：
屏蔽机理
抗干扰
无线技术
无线电电子学
电磁干扰
高速电子技术
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1、绪论

高速电子技术的发展和无线技术的广泛应用使得电磁干扰问题越来越突出,系统的电磁兼容性已成为现代电子设备设计过程中必须考虑的重要问题。电磁屏蔽是电磁干扰控制的重要手段,也是电磁兼容设计的首要方法。本文研究专用测试设备的屏蔽机理,提出提高电子设备屏蔽性能的方法,为设计人员在实际测试过程中提供相应的参考。

1.1孔缝屏蔽

外部壳体的孔缝产生的影响包括:(1)其表面阻抗产生变化导致的反射损耗Ra;(2)电磁波穿入后在内部引起传输损耗Aa。

此屏蔽效能为:

Se=Ra+Aa(1)

式中:反射损耗Ra:

Ra=20lg∣∣(1+K)2∣∣4|K| (dB)(2)

缝隙的吸收损耗Aa,

Aa=27.3×t/g(dB)(3)

对于搭接的深度即为其重叠长度,用t表示;孔缝长度应与开口大小一致,用g表示。

在接缝处涂覆电性能良好的导电胶,使用大量结构紧固件来使孔缝长度变小,并尽可能增加导电衬垫,孔缝长度一般应小于0.01λ,至少不大于0.05λ。

1.2通风孔的屏蔽

通风孔增加网状金属件能有效防止电磁泄露,其安装方式如图1所示。图(a)是采用焊接式安装,适合在金属网不宜损害的情况下使用;图(b)使用了专用的紧固件使其固定,推荐使用此方式。

图1风窗屏蔽网安装方式

缩小风窗孔径可以提高其性能,与金属丝网相比,穿孔金属板的特点是屏蔽性能稳定,具有结构与工艺简单、成本低等特点,实际应用较普遍。若使用频率较高又不愿影响散热效果,可使用波导窗。

图2波导结构图

1.3指针及表头屏蔽

提高此处屏蔽效能的主要方式有:

使用电容器件来完成引线的穿入穿出,将电磁信号泄放至地线;使用具有屏蔽效能的玻璃,其中的金属网能产生屏蔽作用。

1.4显示灯以及开关的屏蔽

控制各类功能以及显示的开关或者灯,如常见的钮子开关和按钮开关,可在面板与钮子开关端面间衬入导电衬垫,如图3所示。

图3按钮开关和指示灯的附加屏蔽

1.5显示器的屏蔽

在其屏幕周围增加导电性能良好的搭接层,使其与金属外壳形成连续的导电接触,即能增加其屏蔽效能。

1.6互联电缆与电源线开孔的屏蔽

穿过屏蔽体的导线的危害有时比孔缝的危害更大,需要妥善处理这些电缆,主要措施有:

尽量使机箱内的电缆远离缝隙和孔洞;在满足使用要求的前提下,应尽量减小电源线长度以及电流环路面积,改变闭合回路的形状,使之尽量狭长,以有效减小差模电流的辐射水平;对于传输数字信号的电缆,应当与模拟信号电缆分开,保持空间隔离;尽量不将性质不同的信号线安排在一个连接器或电缆中;可采用双绞线(包括屏蔽的和非屏蔽的双绞线)、同轴电缆以及光缆;若电缆有屏蔽层,则应保证其与接插件的金属体环绕一周的无缝搭接,或者使用紧固夹来完成;信号线、控制线进入/穿出机壳时,可通过适当的滤波器(如具有滤波插针的多芯连接器等);滤波器的选型,应当在多阻抗条件下都具有良好的效能曲线,而不仅仅在源和免载端都是50欧的条件下。在滤波器的实际安装过程中,应装在尽可能靠近电源入线口的地方,并且整体搭接至金属外壳,如图4所示:

图4滤波器正确安装方式

不能将电源线进入设备面板后,先连接到前面板电源开关、指示灯等,再连接到滤波器上,防止线缆相互交叠和危线外留。

2、结语

通过适当的结构设计,能够有效控制设备及系统的电磁屏蔽效果,提升可靠性以及测量精确度,成为经济实用的。

参考文献：

[1]国家军用标准实施指南.国防科工委军用标准化中心.

[2]周开基,赵刚.电磁兼容性原理.哈尔滨工程大学出版社.

[3]陈淑凤,马蔚宇,马晓庆.电磁兼容试验技术.北京邮电大学出版社.

孙昊,宋思源.一种抗干扰评估试验系统的电磁屏蔽研究[J].科技风,2020(18):161-162.