带孔缝机箱的屏蔽效能仿真研究
emc结构设计
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1 [导读]电磁屏蔽是利用金属板、网、盖、罩、盒等屏蔽体阻止或减小电磁能量传播所采取的一种结构措施
李永梅(东南大学成贤学院 江苏南京 210088)
【摘 要】EMC设计是电子设备设计中的重要环节。本文依据EMC的基本原理,综合考虑了屏蔽材料、屏蔽方式、缝隙和孔的处理等诸多因素,结合机械加工的手段和工艺,对机箱EMC的结构设计方法进行分析和探讨。
【关键词】机箱;电磁屏蔽;结构设计
1.引言
随着科学技术的迅速发展,现代各种电子、电气、信息设备的数量和种类越来越多,性能越来越先进,其使用场合和数量密度也越来越高。这就使得电子设备工作时常受到各种电磁干扰,包括自身干扰和来自其它设备的干扰,同时也对其它设备产生干扰[1]。在这种情况下,要保证设备在各种复杂的电磁环境中正常工作,则在结构设计阶段就必须认真考虑电磁兼容性设计。如果忽视了这一问题,到新产品使用时,干扰问题就会暴露出来。因此及早地解决电磁干扰问题是电子设备机箱结构设计时必须考虑的重要环节。
2.理论基础
电子设备结构中常见的电磁干扰方式主要有传导干扰和辐射干扰两种,因此电磁兼容(EMC)设计的主要方法有屏蔽、滤波、接地等。
2.1屏蔽
电磁屏蔽是利用金属板、网、盖、罩、盒等屏蔽体阻止或减小电磁能量传播所采取的一种结构措施。常用的方法有静电屏蔽,磁屏蔽和电磁屏蔽。电子设备结构设计人员在着手电磁兼容性设计时,必须根据产品所提出的抗干扰要求进行有针对性的电磁屏蔽设计。屏蔽通常有静电屏蔽、磁屏蔽和电磁屏蔽三种。
2.2滤波
电路中的干扰信号常常通过电源线、信号线、控制线等进入电路造成干扰,所以对公用电源线及通过干扰环境的导线一般均要设置滤波电路。
2.3接地
接地问题在电磁兼容性设计中也是一个极其重要的问题,正确的接地方法可以减少或避免电路间的互相干扰。根据不同的电路可用不同的接地方法。通常组合单元电路接地有串联一点接地、并联一点接地和多点接地三种方式。整机接地方式也是保障产品电磁兼容性的主要措施之一。由于其功能不同,故电路差别甚百度文库 - 让每个人平等地提升自我
屏蔽机房的屏蔽要求和措施
屏蔽机房(de)屏蔽措施和要求
基本原理来自法拉第笼设计.在没有做屏蔽(de)情况下,我们(de)电子设备会受到直击雷或间接雷等强(de)影响导致设备无法工作或工作出现异常,最严重时出现损坏,这是比较常见(de)电磁干扰显现,另外一种现象就是,我们在打雷(de)时候听收音机,看电视,使用电脑,收音机会出现“吱啦”(de)噪音,电视机,电脑会出现图像抖动等等,这些都是雷电产生(de)干扰造成(de)电磁干扰.具体(de)措施:使用屏蔽产品,并可靠接地,将外接(de)电磁干扰阻隔在外,把内部(de)设备产生(de)电磁波阻隔在内,这样构成一个等电位体,能够有效屏蔽.
电磁屏蔽机房功能要求:
1、隔离外界电磁干扰,保证室内电子、电气设备正常工作.
2、阻断室内电磁辐射向外界扩散.强烈(de)电磁辐射源应予以屏蔽隔离,防止干扰其他电子、电气设备正常工作甚至损害工作人员身体健康.
3、防止电子通信设备信息泄漏,确保信息安全.电子通信信号会以电磁辐射(de)形式向外界传播(即TEMPEST现象),敌方利用监测设备即可进行截获还原.电磁屏蔽室是确保信息安全(de)有效措施.
4、军事指挥通信要素必须具备抵御敌方电磁干扰(de)能力,在遭到电磁干扰攻击甚至核爆炸等极端情况下,结合其他防护要素,保护电子通信设备不受毁损、正常工作.电磁脉冲防护室就是在电磁屏蔽室(de)基础上,结合军事领域电磁脉冲防护(de)特殊要求研制开发(de)特殊产品.
电磁屏蔽机房主要国家标准:
1国家保密局:处理涉密信息(de)电磁屏蔽室(de)技术要求和测试方法BMB3-1999 该标准将屏蔽室分为C级、B级,A级,其中C级屏蔽室屏蔽效能高.
2中国人民解放军:军用电磁屏蔽室通用技术要求和检验方法GJBz20219-94军标也分D级、C级、B级,其中D级屏蔽室屏蔽效能最高,不过由于精度要求较高,在一些项目上并不常见.目前实际广泛采用(de)高标准为C级
非完全密封金属板电磁屏蔽方法分析
第34卷第7期 2008年7月 电子工蠢师 ELECTRONIC ENGINEER V0l_34 No.7 Jd.2008
非完全密封金属板电磁屏蔽方法分析
陈建行,刘 刚
(中国人民解放军63898部队,河南省济源市454650)
摘要:防止电磁泄漏的屏蔽机柜往往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),这样,缝隙(孔隙)的电磁泄漏就会降低总的屏蔽效能。
文中对非完全密封金属板的电磁屏蔽效能进行计算及分析,并给出一些有效方法与建议。
关键词:非完全密封金属板;电磁屏蔽;电磁泄漏;缝隙;孔隙
中图分类号:TN05
0弓l言
电子设备工作时常常会受到各种电磁干扰,包括
自身的干扰和来自其他设备的干扰,同时也会对其他
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2个目的,一是限制内部辐射区域电
磁能量的泄漏,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2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
文主要分析如何减小非完全密封金属板的电磁泄漏问
题。
1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,往往采用铜或铝等高
【干货】屏蔽机房特殊位置的屏蔽处理方法
屏蔽机房作为重要的防护装置,其屏蔽效果是不言而喻的。屏蔽机房在建设时应注意做好所有部位的屏蔽,所以,屏蔽机房在建设时就应当采取一些特殊部位的特殊屏蔽处理方法。下面和大家分享特殊部位的屏蔽方法,希望可以帮得到正在建设屏蔽机房和使用屏蔽机房的大家。
1
屏蔽机房在实现屏蔽的过程中,由于一些特殊部位容易被大家忽视,因而这些部位通常会导致降低屏蔽机房的屏蔽效果。所以,孔缝处、窗及操作部件处的屏蔽尤为需要大家注意。那么,这些特殊部位的屏蔽应当如何才能实现呢?屏蔽机房建设人员称应注意以下几点:
一、操作部件的屏蔽处理方法:
在这里我们所说的操作部位主要包括旋钮、拨动开关等,而这些部位的屏蔽可注意两点:(1)信号频率较高时,可利用截止波导管的原理。
(2)信号频率较低时,可利用隔离舱将其与其他电路部分割离。
二、指示灯表盘的处理:
(1)金属丝网屏蔽
(2)截止波导管法
(3)采用滤波器
(4)加隔离窗 2
三、穿过屏蔽体的导线
(1)屏蔽电缆与机箱构成全密封体。
(2)滤波。
四、窗的屏蔽方法:
(1)截止波导或通风板;
(2)使用镀膜或者夹有金属网的屏蔽窗。这样即可有效避免泄露,实现良好的屏蔽效果。
五、孔缝处的屏蔽方法:
使用导电衬垫、卷曲螺旋弹簧、卷曲螺旋屏蔽条、高性能屏蔽条、硅橡胶芯屏蔽衬垫、多重密封条、指形弹片衬垫、金属编织网衬垫、导电橡胶衬电等零件将孔缝处密封即可。 3
六、屏蔽机房的接地:
接地是为了泄放电荷或提供一个基准电位而设置的导线连接,接地的目的有两个:
(1)一是为了保护人身和设备的安全,免遭雷击、漏电、静电等危害,这类地线称为保护地线,应与真正的大地相连接。
(2)二是为了保证设备的正常工作称为工作地线。
4
1、悬浮地
(1)设备地线在电气上与参考地及其它导体绝缘,即设备悬浮地;
(2)为防止机箱上的骚扰电流直接耦合到信号电路,有意信号地与机箱绝缘,即单元电路的悬浮地。
2、单点接地
机箱屏蔽设计和屏蔽效果测量
第
37卷第
1期郑州大学学报(理学版)
Vol1
37No1
1
2005年
3月J.
ofZhengzhouUniv.(
Nat.
Sci.
Ed.)
Mar12005
收稿日期
:20040108;修回日期
:20040528
基金项目
:河南省科技攻关项目
,编号
001120320.
作者简介
:邹 澎(
1947-)
,男
,教授
,主要从事电磁干扰与兼容研究
;E2
mail:zzuzp@.机箱屏蔽设计和屏蔽效果测量
邹 澎
, 吴景艳
(郑州大学信息工程学院 郑州
450052)
摘要
:分析了机箱产生电磁泄漏的机理
,介绍了机箱电磁屏蔽的设计方法和利用
GHz横电磁波室(
GTEMCell)测
量机箱屏蔽效果的方法
.在
GTEMCell内对采取不同屏蔽措施机箱的屏蔽效果进行了测量
,给出了定量的数据
.
为提高机箱的屏蔽性能
,提供了理论依据和实验数据
.
关键词
:电磁兼容(
EMC)
;屏蔽
;GHz横电磁波室
中图分类号
:
TP973.1 文章编号
:1671-6841(
2005)
01-0042-03
无缝隙、无孔洞的金属壳机箱的屏蔽效果比较好
.对于高频电磁场
,屏蔽效果可以达到
100
dB以上
.但
是
,机箱上不可避免地留有装配接缝、散热孔和通风口
,安装各种调节轴、表头或显示器开的孔洞
,电源线、各
种信号线的引出孔等
,都会产生电磁泄漏
,使屏蔽效能大大降低
.以微机主机机箱为例
,产生电磁泄漏的部位
主要有
:机箱上的缝隙
,风扇开口
,散热孔
,光驱和软驱处
,指示灯
,
USB口
,键盘、鼠标、显示器电缆接口
,音
频、视频输入输出口
,电源线接口
,网线接口
,
RS232串行口以及后面板上各种接口板上的输入输出口等
.
通过机箱上缝隙、孔洞的电磁辐射属于低阻抗辐射
,文献
[1]介绍了机箱上缝隙、孔洞产生电磁辐射的机
理和计算机箱电磁泄漏的数学模型
.本文主要介绍机箱电磁屏蔽的设计方法和利用大型
GTEMCell(
GHz
横电磁波室)测量机箱屏蔽效果的方法
.
1 机箱电磁屏蔽的设计
1.1 缝隙的屏蔽方法
屏蔽技技术(三)
・EMC CI ASSR()()M・
(上接2009年第6期85页)
4-3.1l截止波导技术
波导都具有特定的截止频率,低于其截止频率,电
磁波将无法在其内部有效传播。实际上,波导对低于其截
止频率60%的频率上的信号的衰减量要远高于屏蔽机
箱上同等尺寸的孑L缝,如图4W所示。
图4W波导的截止特性使其比同样尺寸的孔缝泄漏更少
当波导横截面的最大尺寸g(直径或最长的对角线)
为半个波长时,其对应的频率为波导的截止频率。所以,
在空气或真空中 =150/g MHz,其中g的单位为m。如
果g的单位为mm,则公式中截止频率的单位为GHz。
当信号频率低于波导的截止频率时,波导对信号的
衰减量取决于其深度(d)与其最长截面尺寸(g)的比值。
对于频率低于波导截止频率60%的信号,波导对其的衰
减量是连续的,约为27d/g,则:
●g/g=2.SE=54 dB
●d/g=3.SE=81 dB
●d/g=4.SE=108 dB 图4X中的曲线显示了截止波导的泄漏量很小,从
而具有较高的屏蔽效能,而同等截面尺寸的孔缝(d很
小)具有较高的泄漏量。
在对屏蔽机箱进行设计时,如果能将所有的孑L缝都
设计成截止波导的形式,则机箱整体的屏蔽效能会显著
提高,为了实现这一目标,还必须保证这些截止频率必须
是最高关注频率的两倍以上。
SAFETY&EMC No.1 2010 瓣
∞ ∞ 钧
O 屏蔽技木仨)
Shield Techniques Part 3
Keith A1Tnstrong著李晓辉译
0 ' 2 O S 1 2 5 1a 2O 5O f/GHz d:波导深度(mm,波导的纵深) g=口面尺寸(mm,孔缝的最大尺寸) 图中所示的波导均填充空气(真空) 图4X一些截止波导的屏蔽效能曲线
值得注意的是,对于任何孔缝,只要有金属导体穿
过截止波导,就会彻底破坏其屏蔽效能,进而破坏整个机
箱的屏蔽效能,不管这个金属导体用于何种功能,其结果
FDTD方法分析金属机箱的屏蔽特性
三
FDTD方法分析金属机箱的屏蔽特性
FDTD Applications to Shielding Characteristic of Metallic BoxⅣj Apertures
周姗,张振新,沈华春(西安电子科技大学机电工程学院,陕西西安710071)
Zhou Shan.Zhang Zhen-xin,Shen Hua-chun(Mechanical—electronic Engineering Institute,Xi’dian U.niversity.Shanxi Xi’a|1 710071)
摘 要:文中采用时域有限差分法对带孔缝机箱的屏蔽特性进行了仿真分析。比较了人射场极化方式不同的 情况下机箱的屏蔽特征,得出的分析结论可用于指导机箱的电磁屏蔽设计和防护。 关键字:时域有限差分算法;屏蔽;耦合;电磁兼容 中图分类号:TN98 文献标识码:A 文章编号:1003-0107(2008)09—0080-03 ^h摹t哺n:The shielding characteristic of metallic box with apertures ls analyzed with the method of FDTD.The change of the shielding characteristic of metallic box with the d计feren【polarization of the incide ̄wave}s demonstrated The conclusion of the analysis Can be helpful to the electromagnetic shielding design of the metallic box with apertures KeyWords:FDTD:shielding;coupling;EMC CLC number:TN98 Docu ̄code:A A喇・ID:1003-0107(2OO8)O9一OO8O一03
缝隙对屏蔽效能的影响分析
第6卷第3期
2008年6月 信 息 与 电 子 工 程
INFORMATION AND ELECTRONIC ENGINEERING Vo1.6,No.3
Jun.,2008
文章编号:1672-2892(2008)03-0176-04
缝隙对屏蔽效能的影响分析
徐 亮
(中国工程物理研究院电子工程研究所,四川绵阳621900)
摘 要:为了验证分析金属壳体上的缝隙对屏蔽效能的影响,在理论分析箱体谐振频率和屏
蔽效能的基础上,利用全球领先的系统级电磁兼容性仿真分析软件对带缝隙金属箱体的电磁泄露 进行了仿真计算,定量分析缝隙对箱体的屏蔽性能的影响,进而提出了缝隙尺寸的限制要求及处
理方式。分析结果表明缝隙越短,屏蔽效能越好,也就是说同样的缝隙,用越多的装配螺钉来分
断它,屏蔽效能越高。 关键词:缝隙;屏蔽效能;仿真分析
中图分类号:TN820.1十4 文献标识码:A
Analysis of Influence of Slot on Shielding Effectiveness
XU Liang
(Institute ofElectronic Engineering,China Academy ofEngineering Physics,Mianyang Sichuan 621900,China)
Abstract:The shielding design of the metallic box of electronics equipment is the most convenient,
economical and effective mode.The article calculates the shielding effectiveness of the metallic box with
slot,analyses the slot’S effect on shielding effectiveness of metallic box,and put forward the restriction to
有孔双层屏蔽腔体的宽频带屏蔽效能
第2O卷第10期 2008年lO月 强 激 光 与 粒 子 束 HIGH POWER I ASER AND PARTICI E BEAMS Vo1.20,N0.10 Oct.,2008
文章编号: 1001—4322(2008)10—1684—05
有孔双层屏蔽腔体的宽频带屏蔽效能
宋 航 , 饶育萍 , 张 超 , 周东方 , 侯德亭
(1.解放军信息工程大学信息工程学院,郑州450002; 2.武警河南省总队武警郑州市支队,郑州450000)
摘要: 用扩展为可分析腔内高次模的传输线方法研究了有孔双层屏蔽腔体的屏蔽效能,该方法可以考 虑腔内较宽的频带范围。计算了双层屏蔽腔内电场的屏蔽系数,与单层屏蔽腔内屏蔽系数的比较表明,采用双 层屏蔽使得腔体的屏蔽效能大为提高。分析了双层屏蔽腔体孑L缝耦合的共振效应、腔内的谐振。结果表明:满 足共振效应成立条件时双层屏蔽腔内也发生共振现象,屏蔽效能在共振频率附近明显降低;在腔内的谐振点屏 蔽系数出现极小值,此时屏蔽效果较差;在0.1~4.5 GHz的范围内,屏蔽系数随着频率的增加总体上呈下降 趋势。 关键词:传输线法;双层屏蔽;屏蔽效能;孔缝;耦合 中图分类号:0441.5 文献标志码: A
为满足散热、通讯的需要,在腔体上的开孔破坏了屏蔽体的完整性,宽频带电磁脉冲很容易通过屏蔽腔体
上的孔缝耦合进入屏蔽体内,使得设备机箱的屏蔽性能下降。因此,如何有效地评估有孔腔体的屏蔽效能具有 理论和现实意义。对于有孔单层屏蔽矩形腔体的屏蔽效能已有大量研究[1 ],主要有3种方法:时域有限差分 法(FDTD)l2 、传输线法(TI M)¨1 、矩量法(MoM)E8-9 3。FDTD计算思路清晰,能计算不同形状的物体,应
用范围广,但对于宽度小于波长的窄缝,很细的网格划分会耗费大量的计算资源和较长的计算时间;MoM的 求解计算非常复杂。TI M将复杂的场问题变为简单的电路问题,只能计算腔体中心线上的屏蔽系数,但降低
高频状态下的圆孔屏蔽效能经验公式
2012年6月 纂6期 电子灞试 ECTRONIC TEST Jun.2o12 No.6
高频状态下的圆孔屏蔽效能经验公式★
卢伟,王俊元 (中北大学机械工程与自动化学院,山西太原030051)
摘要:电子设备电磁屏蔽效能的好环直接影响着屏蔽体内电子器件工作的稳定性,而电磁屏蔽体上的孔 洞造成的电磁泄漏是一个不容忽视的问题。针对这个问题,对有孔洞的屏蔽体的电磁泄漏进行了仿真计 算,定量分析孔洞大小对屏蔽外壳的屏蔽性能的影响。分析结果表明在屏蔽体壁厚保证的情况下'孔洞的 直径越小,屏蔽效能越高。当孔洞的半径在lOmm以下时,屏蔽效能在30dB以上,满足实际工程要求的屏 蔽效能要求。并由此得到屏蔽效能经验公式。 关键词:-TUi ̄;电磁屏蔽;ansys;屏蔽效能 中图分类号:TM2 文献标识码:A
High frequency state of the round hole shielding
,’一 .● ● ,’ ● e1]【ecuveness eXDenence tormula
Lu Wei,WangJunyuan (College ofMechanical Engineering&Automatization,North Unive ̄ity ofChina,Shanxi Taiyuan 030051,China)
Abstract:Electromagnetic shielding performance of electronic devices have a direct impact on the stability of the shielding body of the electronic devices,electromagnetic shielding on the holes caused by the electromagnetic leakage is a problem Can not be ignored.Addressing this issue,the holes in the shield electromagnetic leak was made sim ̄ation,and make quantitative analysis of the impact of the holes on the shielding performance of the shielded enclosure.The analysis results show that the shield wall thickness tO ensure that the case,the smaller the diameter of the holes,the higher the shielding effectiveness.When the radius of the hole below 1 0mm, the shielding effectiveness of more than 30dB,the shielding performance requirements meet actual project requirements.and at last get the empirical formula. Keywords:hole;electromagnetic shielding;ansys;shielding effectiveness
