上海海事大学院 系文理学院 专 业 年 级电磁场2014级学 生 姓 名李 标学 号201431010019二 ○ 一 五 年 一 月非完全密封金属板电磁屏蔽方法分析摘要：本文首先简要介绍了日常生活中的电子设备存在缝隙和孔隙的情况，然后以一一块开缝金属板为例估算电磁泄漏，计算了非完全密封金属板的电磁屏蔽效能S，最后介绍了减小或避免非完全密封金属板电磁泄漏的有效方法关键字：缝隙 电磁泄漏 屏蔽效能 金属板1 引言电子设备工作时，常常会受到各种电磁干扰(Electromagnetic interference)，包括自身的干扰和来自其它设备的干扰，同时也会对其它设备产生电磁干扰电磁干扰若超过了设备的允许值，就会影响设备的正常工作为了保证电子设备的正常工作，在进行电子设备的结构设计时必须考虑电磁屏蔽屏蔽有两个目的，其一是限制内部辐射区域电磁能量的泄漏，其二是防止外部的辐射进入自身区域若设备外部箱体设计成完全密封的导电壳体，可以较好地实现上述两个屏蔽目的但实际上设备不可能设计成完全密封的壳体，必然存在着缝隙和孔隙，如板间接缝、开关孔、线缆孔、散热孔、仪表以及机械接头等很多缝隙和孔隙，这些缝隙和孔隙导致了屏蔽体电流的局部不连续，是使屏蔽效能降低的主要原因。
因此做好机箱的电磁屏蔽是解决电子设备电磁兼容问题的一个必不可少的环节，本文主要通过计算分析如何减小非完全密封金属板的电磁泄漏问题2 非完全密封金属板的电磁泄漏尽管无缝金属板具有很高的电磁屏蔽效能，但实际的屏蔽机柜往往由于因某些需要--如板间接缝、开关孔、线缆孔、散热孔、仪表以及机械接头等，使屏蔽机柜带有缝隙(孔隙)从而形成经缝隙(孔隙)的电磁泄漏，这样，非完全密封的电磁泄漏就会降低总的屏蔽效能 为了满足电磁兼容性要求，往往采用铜或铝高导电性材料做成金属板，将需保护的范围完全屏蔽起来，使内外两个范围相互不受影响，这就是屏蔽机柜下面为某系统屏蔽机柜结构示意图：在电子设备上容易形成缝隙(孔隙)的部位主要是盖板和大壳体的接合处以及指示灯、键盘及按钮等部位，如果屏蔽机柜设计不合理，各接触表面没有磨平，这样就会存在较多的缝隙(孑L隙)在电磁试验中用近场探头检测电子设备盖板和壳体间及其它存在缝隙(孔隙)等部位，如果发现泄漏处，采用贴附铜箔带可大体阻止住缝隙的泄漏，但需要注意的是，一处泄漏修好，原来未泄漏部分可能又会出现新的泄漏因此当修好一处泄漏时，还必须再次用检漏器检测一次我们用一块有缝隙的金属板作为例子来估算电磁泄漏，如下图所示： 通过金属板缝隙泄漏的磁场为：式中H0、Hg一分别为金属板前、后侧面的磁场强度； t--金属板的厚度(cm)；g--金属板缝隙间距(cm)，缝隙长度则假定为无限长。
由式可知，缝隙深而窄(即t大而g小)，电磁泄漏就小；在缝隙尺寸一定的情况下，频率越高，缝隙泄漏的影响就越大因此，被屏蔽的场频越高，就越需要注意减小屏蔽体的缝隙通过缝隙的衰减量Sg为：由式可知，当g=t时,sg=27dB，即当屏蔽壳体上的缝隙间距等于屏蔽壳体的厚度时，通过缝隙的衰减量约为27dB3 非完全密封金属板的电磁屏蔽效能计算电磁场穿越过金属板或壳体大体有以下两个途径即穿越过屏蔽壳体的传输和穿越过壳体上的孔隙的传输这两个传输途径实际上是互不相关的，因此在计算屏蔽效能时可以分成两部分进行：(1)假定屏蔽壳体是理想密封的金属板，即在无缝屏蔽壳体情况下，计算金属板的传输系数Tt通过计算，选择屏蔽壳体的材料及厚度2)假定屏蔽壳体是理想的导电金属板，即在电磁场只能穿越过屏蔽壳体的孔隙的情况下，计算孔隙的传输系数Th通过计算，确定屏蔽壳体的结构设穿越过壳体和穿越过孔隙的电磁矢量在空间同向而且相位相同，因此有孔隙金属板总的传输系数T为：总的屏蔽效能--衰减量 由式可知，对于有孑L隙的金属板来说，即使选择的屏蔽材料有良好的屏蔽性能，如果屏蔽结构处理不当，孔隙很大，通过孔隙的传输系数很大，则总的屏蔽效果仍然是很低的。
因而实际屏蔽效果决定于缝隙和孔隙所引起的泄漏，而不是决定于材料本身的屏蔽性能孔隙的泄漏与孔隙的直线尺寸、孑L的数量以及波长有密切关系随着频率增高，孔隙泄漏严重如高频下的屏蔽，在孔隙周围有电流流过，这时的屏蔽已起了天线作用，直接降低了屏蔽效果，因此频率越高越应引起注意在相同的孔隙面积情况下，缝隙比孔隙的泄漏严重当缝隙长度接近工作波长时，就成为电磁波辐射器，这时屏蔽效果将大大降低因此屏蔽机柜应尽可能不开或少开孔隙如果万不得已一定要设孔隙时，则对于圆孔或矩形孔，要求其直线尺寸(圆孔直径或矩形孔对角线)小于λ/5，其中λ入为最小工作波长；对于缝隙，要求其直线尺寸(缝隙长度)小于λ/10带孔的金属板、罩、及金属网对超高频以上的频率基本上已没有屏蔽效能所以超高频以上频率需采用截止波导管(似高通滤波器)来屏蔽4 减小或避免非完全密封金属板电磁泄漏的有效方法对于电子设备一些特殊的开孔部位，如键盘、按钮、表头等孔隙较大的地方必须在部件后部加屏蔽罩，并采取相应的滤波措施，才能保证电磁波不从这些孔洞泄漏实际中安装屏蔽机柜时，由于接触不良造成缝隙是影响屏蔽效果的主要原因，这点在设计屏蔽机柜结构及安装时应特别加以注意。
另外，屏蔽机箱上绝不允许有导线直接穿过当导线必须穿过机箱时，一定要使用适当的滤波器，或对导线进行适当的屏蔽 在对某电子设备进行电磁兼容性测试的工程中，由于设计人员在设计机柜结构时没有严格按照电磁兼容(EMC)规范要求，机箱出现缝隙(孔隙)现象严重，以致于验收设备时部分指标不能达到电磁兼容(EMC)测试要求，尤其是测试项目REl02在200M一18G之间超标现象严重，相当一部分频点超标达到30dB经过研究讨论并进行了一系列试验，制定了相应的电磁控制措施：(1)在面板与盖板之间加一圈导电橡胶线，并增加固定螺钉，减小固定螺钉间距；(2)在面板与盖板的接缝中涂导电涂料或加导电衬垫：(3)接缝间的配合表面进行清洗，在开孔或接触处加折叠铜网，然后重新接合：(4)在显示屏覆盖一层金属屏蔽网之后经重新对机柜进行EMC：测试，在测试项目REl02时，除个别频点超标外，指标基本满足要求如下面图所示：设计屏蔽结构时应严格按照电磁兼容(EMC)规范要求，尽量减少设备机柜的缝隙(孔隙)确实因为需要以致存在缝隙(孔隙)的，应该进行屏蔽，这时要注意选好屏蔽材料，并注意接缝问表面的清洗，将其表层的非导电物质彻底清除干净，以确保其良好的电接触，尽可能使两金属板的对接面有更多部分紧密接触，当EMC规范与表面涂覆规范在要求上有矛盾时，必须修改表面涂覆规范。
如果屏蔽机柜设计不合理，各接触表面没有磨平，存在缝隙(孔隙)较多，这个时候就很麻烦了，必须采取一定的措施进行修正，甚至要对机柜结构进行重新设计所以要减少电磁泄漏，并通过EMC测试，最初的结构设计很重要5 总结因机箱电磁屏蔽效果差而影响到设备的电磁兼容性能达不到标准要求，从而不得不投入许多的人力物力对产品进行改动，甚至返工这不仅延误时间，也浪费资金与人力要想保证屏蔽体的屏蔽完整性，设计时就应该认真考虑电磁屏蔽问题，在使用处理电磁屏蔽问题的一些基本技术得时候，必须处理好这些技术的关键之处，不然，会出现措施都有，但是措施都不完善，以致电磁屏蔽效果不明显的问题通过对电子设备壳体材料理想状态下的电磁屏蔽效能的计算，可以看出，影响电子设备壳体屏蔽效能的主要因素是壳体上的各种导致电不连续的缝隙和孔隙因此，电磁屏蔽设计的重点应针对这些缝隙和孑L隙进行解决好金属板缝隙(孔隙)泄漏问题，有利于提高电子设备的电计，必须从一开始就考虑屏蔽的问题在电子设备结构设计中，采用上述屏蔽设计，取得了比较好的屏蔽效果，对于提高设备的可靠性具有很强的现实意义。