电磁兼容设计问题

屏蔽体要起到屏蔽作用应具备下述3个要素：

a.屏蔽体是一个完整的电连续体；

b.有完善的滤波措施；

c.对于电屏蔽还要有良好的接地。

以微机产品为例，由于其结构比较特殊，要得到很好的屏蔽效能确实比较困难。微机产品屏蔽效能不理想的主要因素为：
①微机系统内部产生骚扰的功率器件、开关器件及电流突变的信号线未加滤波、屏蔽措施，使其机壳内部骚扰场较大。
②许多微机为塑料机壳，表面没有涂覆导电材料，或虽涂覆但涂料性能不佳，屏蔽效能很低。
③微机机壳由于设通风孔、安装开关及其它部件，开有许多孔缝，上下机盖及侧板之间由于没有专门处理，接触不是很好，造成机箱本身不是一个电连续体，因而影响屏蔽效能。
④电源进线和出线的滤波不当，也是影响屏蔽效能的一个因素。
影响屏蔽效能的因素并非不能消除，但要下功夫，如提高导电涂料的性能，合理布置孔、缝的位置及开口方向，加装滤波器连接器、屏蔽铜网及导电衬垫，提高装配工艺水平。总之，解决这一问题需企业重视，设计人员努力。

1.4.5搭接
搭接是把一定的金属部件机械地连接在一起的过程，目的是实现低电阻的电气接触，保证系统电气性能的稳定，帮助实现对射频骚扰的抑制。
⑴尽可能用同样的金属搭接。
⑵保证搭接的直流电阻不大于25毫欧。不能用欧姆表来评估射频搭接或射频垫圈。
⑶对不同金属进行搭接要注意各种金属在电化学序列表中的相对位置。电位差要尽可能小，并有合适的防腐蚀措施。
⑷修整搭接表面，以便得到最大的接触面积。搭接后立即涂复保护层。
⑸搭接前清洗所有配接表面。为防止氧化，在清除了保护层之后就搭接配合表面。
⑹对于永久性搭接应尽可能用熔焊或铜焊、锡焊连接所有的接合面。射频搭接应优先采用永久性搭接。
⑺不允许用螺栓或螺钉的螺纹来完成射频搭接。
⑻不允许用导电漆来实现电的或射频搭接。导电胶连接处必须提供大约700g/cm2的压力，以保证导电涂复处的高导电率。导电胶的导电性要求大约为2~5mΩ/cm。
⑼压紧所有的射频衬垫。

1. 5布线设计准则
布线是指导线和电缆的布置。布线实际上包含了分开、隔离、分类捆扎和电缆安置等一系列的内容。
1.5.1电缆的连接器
电缆的连接能使电子/电气分系统的性能变坏。不仅因为外来骚扰信号会通过相互作用或耦合进入系统/分系统中的连接电缆，对敏感设备构成严重威胁；还可能因设计、分类（隔离）、捆扎和走线等不当而产生问题。
⑴应尽量避免在现场更换电缆；应使用经生产单位测试或检查过的替换电缆。
⑵设备舱里面的连接电缆难以更换。为此应确定适当的安全余量，以便在系统寿命期允许
连接电缆的性能有所变坏。
⑶设计时要特别注意用于低电平信号和低阻抗电路的连接器，以及由于阻抗增大会引起误差而又不能探测的连接器。
⑷分系统间的连接电缆和连接器的设计要协调一致。（例如，不能一端要求其所有屏蔽层彼此隔开，而另一端却只给一个连接器留1根插针供屏蔽层端接。不能一端用屏蔽线控制骚扰辐射，而另一端却选用非导电涂层的连接器。）
⑸不要让主电源线和信号线通过同一连接器。
⑹尽量不要让输入输出信号线通过同一连接器。
⑺根据导线分类，正确进行连接器屏蔽层端接。

1.5.2导线分类及成束
EMI控制的一个主要方面是把导线和电缆分成和处理功率电子类似的等级。按30dB功率电平分组的分类表如表2所示：
表2电缆束分类
类别 功率范围 特点
A >40dBm 高功率DC、AC和RF（EMI）源
B 10~40dBm 低功率DC、AC和RF（EMI）源
C -20~10dBm 脉冲和数字电路源 视频输出电路（音频、视频源）
D -50~-20dBm 音频和传感器敏感电路 视频输入电路（音频敏感电路）
E -80~-50dBm RF、IF输入电路、安全电路（RF敏感电路）
F -80dBm 天线和RF电路（RF敏感电路）

这种分类的好处是：
①EMI源和接收器分别以功率分类
②在同一线束或线扎中，邻近导线功率电平相差不会超过30dB。
1.5.3敷设电缆用的导线标记
①在导线每端距接头、或被接设备不大于15厘米处制作标记，每根线上的标记间隔为40厘米。
②实际捆扎时，可把标记相同的导线捆扎在同一线束内。未征得EMI控制负责人批准，不可把不同标记的导线捆扎在同一线束内。
1.5.4屏蔽端接
⑴屏蔽导线
①屏蔽导线用于防止产生不必要的辐射或保护导线免受杂散场的影响。
②把屏蔽层隔离开来，以防发生不必要的接地。
③不要把屏蔽层用于信号回线。
④双绞线有类似电磁屏蔽作用。
⑵敏感电路的保护
①用于保护音频敏感电路的屏蔽层仅一端接地。永远不要把屏蔽层用作音频敏感电路的回线。
②用于射频敏感电路的屏蔽层两端要接地。
③对于既属音频敏感又属射频敏感的电路，要选用紧密的屏蔽线对。扭绞间距离越短屏蔽效果越好。屏蔽层两端要接地。

1.6接地设计准则
在产品设计时，从安全角度或从功能上考虑接地的多，而从抑制骚扰的角度考虑按地设计的少，因而在选择接地方式、接地点、接地线时，就会出现一些本可以避免的错误。此外，良好的接地设计必需有良好的装配工艺作保障，才能达到预期的目的。
1.6.1在接地设计时，要根据实际情况选择接地方式及接地点。
例如，微机辐射骚扰超过极限值的频率集中在30~200MHz范围之内，因此微机内部各单元及屏蔽电缆相对机壳应采用多点就近接地的方式。使用单点接地，会增加接地线的长度，如果接地线长度接近或等于骚扰信号波长的l/4时，其幅射能力将大大增加，接地线线将成为天线。一般来讲，接地线的长度应小于2.5cm。屏蔽电缆的接地如图1所示。

1.6.2接地线的选用
经常可以看到这样的产品，其内部的接地线是很细的单股线，这种在其内部通过高频电流时，由于高频阻抗很大，接地效果可想而知。因此，考虑到趋肤效应，接地线需要选用带状编织线。如果对接地要求很高，还可在其表面镀银，这主要是减小导线的表面电阻率，因而达到减小接地线高频阻抗的目的。
1.6.3接地线应与接地面良好搭接
标准中一般规定，接地线与接地面的直流搭接阻抗应小于2.5mW为了高质量的接地，接地面应经过表面处理，避免氧化、腐蚀。在接地线与接地平面之间不应有锁紧垫圈、衬垫，而且不应使用衬垫、螺栓、螺母作为接地回路的一部分。
1.6.4三种接地方式：浮地、单点接地和多点接地
浮地的目的是将电路或设备与公共地线或可能引起环流的公共线路隔离开来。
缺点：由于设备不与大地直接相连，容易出现静电积累，达到一定程度后会产生击穿，这是一种破坏性很强的骚扰源。折衷处理的办法是在浮地与大地之间接一个阻值很大的泄放电阻，以消除静电积累的影响。实现浮地的办法：变压器隔离、充电隔离。浮地除了使地线“浮”起来以外，还解决了单地系统中电位不一致带来的麻烦。
单点接地是指接地只有一个物理点被定义为接地参考点，其他各需要接地的点都直接接到这一点。如果系统工作频率很高，达到接地线长度可以与工作频率（信号的波长）相比拟的程度时就不能再用单点接地的方式了（接地效果已经不理想了），而要用多点接地的概念了。
多点接地是指一个系统中各个接地点都直接接到距它最近的接地平面上，使接地线的长度为最短。接地点可以是设备的底板，也可以是贯通整个系统的地导线，还可以是设备的结构框架等。多点接地的优点是电路结构比单点接地简单。由于采用了多点接地，就形成了许多接地回路，因此提高接地系统的质量就变得十分重要，需要经常维护，保持良好的导电性能。
混合接地：只对需要高频接地的地方采用多点接地，其余用单点接地。接地长度以0.05λ~0.15λ来衡量，超出此值的应采用多点接地。
另外，以继电器等有大电流突变的场合，要用单独接地以减少对其他电路的瞬变耦合。
负载直接接地是不合适的。用紧绕的双绞线也能获得极好的屏蔽性能。
当屏蔽电缆传输高频信号时，电缆外层屏蔽应采用多点接地，典型的分界点是100KHz，高于此值用多点接地，低于此值用单点接地，多点接地时要做到每隔0.05λ~0.1λ有一个接地点。
屏蔽层接地不能用辫状接地，而应当让屏蔽层包裹芯线，然后再让屏蔽层360度接地。
1.6.5地设计准则
电路尺寸小于0.05λ时可用单点接地，大于0.15λ时可用多点接地。
对工作频率很宽的系统要用混合接地。
出现地线环路问题时，可用浮地隔离（如变压器，光电）。
所有接地线要短。
接地线要导电良好，避免高阻性。
对信号线，信号回线，电源系统回线以及底板或机壳都要有单独的接地系统，然后可以将这些回线接到一个参考点上。
对于那些将出现较大电流突变的电路，要有单独的接地系统，或者有单独的接地回线以减少对其他电路的瞬态耦合。
低电平电路的接地线必须交叉的地方，要使导线互相垂直。
使用平衡差分电路，以尽量减少接地电路的骚扰影响。
对于最大尺寸远小于λ/4的电路，使用单点接地的紧绞合线（是否屏蔽视实际情况而定），以使设备敏感度最好。
交直流线不能绑扎在一起。交流线本身要绞合起来。
端接电缆屏蔽层时，避免使用屏蔽层辫状引出线。
需要用同轴电缆传输信号时，要通过屏蔽层提供信号回路。低频电路可在信号源端单点接地；高频电路则采用多点接地。
高频、低电平传轴线要用多层屏蔽，各屏蔽层用单点接地。
从安全出发，测试设备的地线直接与被测设备的地线联接；还是从安全出发，要确保接地联接装置能够应付意外的故障电流，在室外终端接地时，能够应付雷电电流的冲击。