电磁兼容设计问题

1.3设备内部走线准则
有些产品，尤其是不大正规的产品，内部走线十分混乱，各种走线胡乱捆扎在一起，又没有任何屏蔽、滤波、接地措施。这种内部走线处理方法，不仅传输高、低电平信号的导线之间相互骚扰，也给后期采用屏流滤波等补救措施带来不便。正确的布线也是一种电磁兼容性设计措施，它能大大地降低骚扰，不需增加工序，却可收到较满意的效果。因此在布线时，应做到：
⑴机箱中各种裸露走线要尽可能短。
⑵传输不同电子信号的导线分组捆扎，数字信号线和模拟信号线也应分组捆扎，并保持适当的距离，以减小导线间的相互影响。
⑶对于产品经常用来传递信号的扁平带状线，应采用 地--信号--地--信号--地 排列方式，这样不仅可以有效地抑制骚扰，也可明显提高其抗扰度。
⑷将低频进线和回线绞合在一起，形成双绞线，这样两线之间存在的骚扰电流几乎大小相等，而方向相反，其骚扰场在空间可以相互抵消，因而减小骚扰。
⑸对能确定的、辐射骚扰较大的导线加以屏蔽。
⑹功能单元和设备内电路的分隔能把无用信号限制在有限范围内，以便使无用信号和可能敏感的电路和导线有效地去耦。
①在可能的地方使用模块式结构（有屏蔽外壳的功能单元）。
②特别要把电源线滤波器、高电平信号电路、低电平信号电路放在不同的屏蔽隔舱内。
③在设备内部采用屏蔽，例如板或隔墙来分隔高电平源和灵敏的接收器。
④对电源提供有效的电、磁场屏蔽。特别是对开关电源。
⑤合理屏蔽高压电源，并同敏感电路隔离。
⑥在整个音频敏感电路周围使用磁屏蔽，以减少同电源线的耦合。可以用这样的方法来有效地减少400Hz/50Hz交流声。输入电路用差分方式，输入信号用双绞线。
举例；如在显示器中，交流电源线的插座一般都在后面板，而电源开关经常在前面板，这样机内的电源走线就很长，而许多厂家对这种情况没有采取相应的措施，如采用屏蔽线或双绞线等。这就会导致机内走线接收工作信号，并通过电源线传导出来。
又如，在微机中，电源虽然是屏蔽的，但电源的直流输出线在屏蔽体之外，如果直流输出线过长，就很容易将主板上的骚扰接收下来，传到交流电源线上。因而在设计时，应尽量减小直流输出线的长度。另外，还可以在直流输出线上加上磁珠或铁氧体磁环。

1. 4底板和机壳设计准则
底板和机壳的结构设计，即结构材料和装配技术，常常能决定是否能同工作环境实现EMC。
底板和机壳是为控制设备或功能单元中无用信号通路提供屏蔽的最有效方法。屏蔽的程度取决于结构材料的选择和装配中所用的设计技术两个方面。经过设计的屏蔽仅受设计者在设计接缝、开口、穿透和对底板及机壳的搭接等方面的知识和技巧的限制。

1.4.1屏蔽
屏蔽是对场的处理问题。离场源的距离不同的区域，场的性质不同。一个临界距离是d。
d0=λ/2π≌λ/6
⑴场域划分
粗略划分：d＜λ/2π的区域为近场区
d＞λ/2π的区域为远场区
严格划分：d＜d0/3即d＜λ/20的区域为近场区（但实际可扩展到d＜λ/1.2π）
d＞3 d0=λ/2的区域为远场区
λ/20＜d＜λ/2的区域为过渡区
⑵场域性质
近场是感应场—静电场和静磁场，对外不辐射能量。（法拉第屏蔽处理）
远场是辐射场—E和H矢量在时间上同相而向外辐射能量。（机箱屏蔽处理，特别是电气连续性问题的处理）
过渡区是感应电磁场—场的性质比较复杂。
⑶对设备内部主要是近场问题。
用场论解麦克斯韦方程复杂而不实用，故用近似电路理论处理。即用集中参数电容考察电场引起的耦合，用互感集中参数考察磁场引起的耦合。
①如果波源的电压高、电流小，则电场的作用比磁场的作用明显，可采用电场屏蔽。
②如果波源的电压低、电流大，则磁场起主导作用，应采用磁场屏蔽。
电场屏蔽——用法拉第屏蔽来消除电场的影响。
磁场屏蔽一一使回路1的磁通发生扭曲或将其引向他方，避免与回路2交连来消除磁场耦合。
⑷电磁场的屏蔽——电连续的闭合金属箱体，对抗远场和近场。

1.4.2结构材料
⑴适用于底板和机壳的大多数材料是良导体，可以屏蔽电场，如铝、铜等。主要的屏蔽机理是反射信号而不是吸收。
⑵对磁场的屏蔽需要铁磁材料，如高导磁率合金和铁。主要的屏蔽机理是吸收而不是反射。
⑶在强电磁环境中，要求材料能屏蔽电场和磁场两种成分，因此需要结构上完好的铁磁材料。屏蔽效能直接受材料厚度以及搭接和接地方法好坏的影响。
⑷对塑料壳体可以在其内壁喷涂屏蔽层，或在注塑时掺入金属纤维。

1.4.3缝隙
必须尽量减少结构的电不连续性，以便控制经底板和机壳进出的泄漏辐射。提高缝隙屏蔽效能的结构措施包括增加缝隙深度，减少缝隙长度，在接合面加入导电衬垫，在接缝处涂上导电涂料，缩短螺钉间距等。
⑴在底板和机壳的每一条缝和不连续处要尽可能好地搭接。最坏的电搭接处对壳体的屏蔽效能降低起决定性作用。
⑵保证接缝处金属对金属的接触，以防电磁能的泄漏和辐射。
⑶在可能的地方，接缝应焊接，以便接合面连续。在条件受限制的情况下，可用点焊、小间距铆接和螺钉连接来处理。
⑷在不加导电衬垫时，螺钉间距一般应小于最高工作频率的l％波长，至少不大于l／20波长。
⑸用螺钉或铆接进行搭接时，应首先在缝的中部搭接好，然后逐渐向两端延伸，以防金属表面的弯曲。
⑹保证紧固方法有足够的压力，以便在有变形应力、冲击、振动时保持表面接触。
⑺在接缝不平整的地方，在可移动的面板等处，必须使用导电衬垫或指形弹簧材料。
⑻选择高导电率和弹性好的衬垫。选择衬垫时要考虑接合处所使用的频率。
⑼选择硬韧材料做成的衬垫。
⑽保证同衬垫配合的金属表面没有非导电保护层。
⑾当需要活动接触时，使用指形压簧（而不用网状衬垫），并要注意保持弹性指簧的压力。
⑿导电橡胶衬垫用在铝金属表面时，要注意电化腐蚀作用。纯银填料的橡胶或Monel线型衬垫将出现严重的电化学腐蚀。银镀铝填料的导电橡胶是雾盐环境下用于铝金属配合表面的最好衬垫材料。

1.4.4穿透和开口
⑴要注意由于电缆穿过机壳使整体屏蔽效能降低的程度。典型的未滤波的导线穿过屏蔽体时屏蔽效能降低30dB以上。
⑵电源线进入机壳时，全部应通过滤波器盒。滤波器的输入端最好能穿出到屏蔽机壳外；
若滤波器结构不宜穿出机壳，则应在电源线进入机壳处专为滤波器设置一隔舱。
⑶信号线，控制线进入/穿出机壳时，要通过适当的滤波器。具有滤波插针的多芯连接器（插座）适于这种场合使用。
⑷穿过屏蔽壳体的金属控制轴，应该用金属触片、接地螺母或射频衬垫接地。也可不用接地的金属轴而用其他绝缘轴贯通波导截止频率比工作频率高的圆管来作控制轴。
⑸必须注意在截止波导孔内贯通金属轴或导线会严重降低屏蔽效能。
⑹当要求使用对地绝缘的金属控制轴时，可用短的隐性控制轴，不调节时用螺帽或金属衬垫弹性安装帽盖住。
⑺为保险丝、插孔等加金属帽。
⑻用导电衬垫和垫圈、螺母等实现钮子开关防泄漏安装。
⑼在屏蔽、通风和强度要求不苛刻时，用蜂窝板屏蔽通风口。最好用焊接方式保持连接，防止泄漏。
⑽尽可能在指示器、显示器后面加屏蔽，并对所有引线用穿心电容器滤波。
⑾在不能从后面屏蔽指示器／显示器和对引线滤波时，要用与机壳连续连接的金属网或导电玻璃屏蔽指示器／显示器的前面。对夹金属丝的屏蔽玻璃，在保持合理的透光度条件下，对30~1000MHz的屏蔽效能可达50~110dB。在透明塑料或玻璃上镀上透明导电膜，其屏蔽效果一般不大于20dB。但后者可消除观察窗上的静电积累，在仪器上常用。