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電磁屏蔽技術(shù)在電子產(chǎn)品中的應(yīng)用

2018-02-26 12:23于越
電子技術(shù)與軟件工程 2018年17期
關(guān)鍵詞:電磁干擾電子產(chǎn)品

于越

摘要

隨著電子科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,電子產(chǎn)品在功能不斷豐富的同時,其價(jià)格也明顯降低,在日常生活中得到了較為廣泛的應(yīng)用,為人們的生活帶來了極大的便利。然而,電子產(chǎn)品的集中使用,在一定程度上導(dǎo)致了電磁干擾現(xiàn)象,在影響電子產(chǎn)品的正常使用的同時,也對電子產(chǎn)品內(nèi)部元器件造成了損害。本文以電磁屏蔽技術(shù)在電子產(chǎn)品中的應(yīng)用為研究內(nèi)容,從多個方面對電磁屏蔽技術(shù)進(jìn)行分析,達(dá)到較好的屏蔽效果。

【關(guān)鍵詞】電磁屏蔽 電子產(chǎn)品 電磁干擾

在高中階段的電磁學(xué)中,關(guān)于電場和磁場之間的關(guān)系有著初步的了解,在實(shí)際生活中,電和磁之間存在互生關(guān)系,有電才有磁,有磁才有電。然而,在日常使用的電子產(chǎn)品中,由于電磁干擾的存在,影響了其正常使用,為此,研究人員提出了包括電場屏蔽、磁場屏蔽、電磁波屏蔽等多種形式的屏蔽內(nèi)容。

1 電磁屏蔽體的選擇

針對三種不同的電磁屏蔽技術(shù),對應(yīng)的電磁屏蔽體的選擇也存在較大差異,屏蔽體的選擇,將直接關(guān)系到最終電磁屏蔽效果。

1.1 電場屏蔽

所謂電場屏蔽,是對電路中電氣元器件之間形成的電容耦合干擾進(jìn)行屏蔽,利用分布電容與靜電荷凝聚之間的等比變化關(guān)系提高電場屏蔽效果。因此,采用電場屏蔽手段的屏蔽體需要具有良好的導(dǎo)電性,對其材料的厚度并無特殊要求,在滿足強(qiáng)度要求的基礎(chǔ)上,屏蔽體為全封閉結(jié)構(gòu)的效果最好。然而,在實(shí)際產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中,并不能夠做到完全意義上的全封閉,為提高屏蔽效果,則需要對縫隙、開孔處進(jìn)行濾波處理,減少屏蔽體內(nèi)的磁通量。

1.2 磁場屏蔽

與電場屏蔽不同,磁場屏蔽的主要目的是為了降低磁場耦合對電子設(shè)備的影響,在技術(shù)手段上則是利用高導(dǎo)磁率材料的吸磁率或反射率,所以,在選擇磁場屏蔽體的過程中,對屏蔽提的材料厚度有著一定要求,并且,所用材料應(yīng)當(dāng)為良導(dǎo)體。例如,在對低頻磁信號的處理過程中,可增加導(dǎo)磁率較高材料制作的磁屏蔽體的厚度,由于導(dǎo)磁率較高的材料其導(dǎo)電能力普遍偏低,也就無法形成有效的電磁干擾。

1.3 電磁波屏蔽

在生活中,電磁波屏蔽的實(shí)際使用范圍較廣,在磁場的作用下,利用磁屏蔽體的高導(dǎo)磁率特性,使其在磁屏蔽提表面發(fā)生“趨膚效應(yīng)”,電磁波無法形成有效的空間穿透。一般來說,電磁波屏蔽體多以鋁、銀、鋼等為材料,在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面,主要采用板狀、桶狀、柱狀等結(jié)構(gòu)類型,設(shè)計(jì)人員可根據(jù)使用環(huán)境的需要,調(diào)整屏蔽體的形狀。

2 電磁屏蔽體的完整性設(shè)計(jì)

在理論情況下,電磁屏蔽能夠做到完全屏蔽,然而,在實(shí)際生活中,電磁屏蔽的效果卻有著明顯的差異。在此情況下,為實(shí)現(xiàn)較為有效的屏蔽效果,則需要對屏蔽體所設(shè)計(jì)的外部連接孔縫進(jìn)行處理、抑制。

電子產(chǎn)品連接孔縫的存在影響了磁屏蔽體的連續(xù)導(dǎo)電性,以至于磁屏蔽體各處的電勢存在差別,導(dǎo)致其表面感應(yīng)電荷無法與外部接地產(chǎn)生電荷搬移。對于低頻磁場干擾信號來說,屏蔽體孔縫的存在將導(dǎo)致磁力線方向上的磁阻大大降低,避免了磁阻增加了屏蔽對磁場的分流作用。由于屏蔽提屬于電磁波的良導(dǎo)體,所以,孔縫對于電磁屏蔽體應(yīng)渦流的形成也產(chǎn)生了一定的阻礙作用,為電磁波通過孔縫進(jìn)入屏蔽體內(nèi)部提供了機(jī)會。

為此,在孔縫設(shè)計(jì)過程中,應(yīng)注意孔縫的設(shè)計(jì)形式與方向,使電磁干擾信號能夠在屏蔽體內(nèi)部實(shí)現(xiàn)空間上的均勻分布。根據(jù)電磁波波長與孔縫尺寸的關(guān)系來看,電磁干擾信號波長相對穩(wěn)定,當(dāng)孔縫尺寸低于電磁干擾信號波長1/20時,其干擾效果幾乎可以忽略不計(jì)。

3 常見的電磁屏蔽材料

在生活中,為實(shí)現(xiàn)電子產(chǎn)品免受電磁干擾的影響,人們設(shè)計(jì)出了多種形式的電磁屏蔽材料,并且,根據(jù)具體環(huán)境中電磁干擾的實(shí)際情況,所選擇的電磁屏蔽材料也存在較大差異。其中,最為常見的電磁屏蔽材料包括金屬絲網(wǎng)、波導(dǎo)通風(fēng)板、導(dǎo)電布等。以上磁屏蔽材料不僅可以用于電子產(chǎn)品中,還可以實(shí)現(xiàn)對電磁信號干擾源的控制。

3.1 金屬絲網(wǎng)

選擇電的良導(dǎo)體金屬制成的金屬絲進(jìn)行繞制,形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)封閉的情況下,能夠?qū)﹄姶鸥蓴_形成一定的抵抗能力。一般情況下,為適應(yīng)較為復(fù)雜的電磁環(huán)境,在金屬絲網(wǎng)繞制過程中,絲網(wǎng)密度則是越大越好,對電磁干擾的屏蔽效果也越好。在金屬絲網(wǎng)的基礎(chǔ)上,研究人員將這一技術(shù)應(yīng)用在玻璃制作中,通過將金屬絲網(wǎng)融入玻璃,完成了具備抗電磁干擾的屏蔽玻璃的設(shè)計(jì)與制作。例如,在某些工業(yè)計(jì)算機(jī)的液晶顯示屏上中,會看到平面蜂窩狀的結(jié)構(gòu),這就是屏蔽玻璃,平面蜂窩狀結(jié)構(gòu)就是金屬絲網(wǎng),這一設(shè)計(jì)能夠組織電磁干擾信號對顯示屏及其內(nèi)部電子元器件產(chǎn)生影響。

3.2 波導(dǎo)通風(fēng)板

利用截止波的原理,在波導(dǎo)通風(fēng)板的設(shè)計(jì)過程中,利用蜂窩狀結(jié)構(gòu)對電磁信號的屏蔽效果,使電磁干擾信號無法進(jìn)入屏蔽體內(nèi)。然而,由于通風(fēng)板的使用對空間具有一定要求,常見電子產(chǎn)品并不適用于這種電磁屏蔽材料。

對于波導(dǎo)通風(fēng)板的磁屏蔽設(shè)計(jì),是在源頭上對電磁干擾信號進(jìn)行有效屏蔽的一種方式,根據(jù)蜂窩狀通風(fēng)板內(nèi)部孔徑的合理設(shè)置,能夠?qū)﹄姶挪ㄐ盘栠M(jìn)行區(qū)別對待,正常電磁波信號能夠順利經(jīng)過通風(fēng)板對外輻射能量,電磁干擾信號則無法通過通風(fēng)板。

3.3 導(dǎo)電布

與金屬絲網(wǎng)相類似,導(dǎo)電布是以纖維布為基礎(chǔ)材料,經(jīng)過特殊處理后覆以電鍍金屬網(wǎng)狀材料而形成的一種多導(dǎo)電纖維布,在實(shí)際使用中,可根據(jù)外觀進(jìn)行區(qū)分,且導(dǎo)電布的重量較普通纖維布偏大。

導(dǎo)電纖維布多適用于以反射為主的屏蔽場合,利用導(dǎo)電纖維布的可折疊特性,實(shí)現(xiàn)電磁干擾信號的多次反射,使其能量在連續(xù)反射過程中不斷被消耗,為提高電磁消耗效果,導(dǎo)電纖維布應(yīng)選擇導(dǎo)電率較高的材料制作,有效抑制磁飽和現(xiàn)象的發(fā)生。

4 總結(jié)

電子產(chǎn)品對電磁環(huán)境要素的較為敏感,在電磁屏蔽設(shè)計(jì)過程中,需要結(jié)合電子產(chǎn)品的實(shí)際使用情況選擇與之相適應(yīng)的電磁屏蔽技術(shù),在單一電磁屏蔽技術(shù)的基礎(chǔ)上,利用復(fù)合電磁屏蔽方法提高屏蔽效果。并且,為有效解決電磁干擾問題,則需要從電磁干擾信號的特征加以分析,從源頭對其進(jìn)行抑制,為電子產(chǎn)品的使用提供較為純凈的電磁空間環(huán)境。

參考文獻(xiàn)

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[2]肖鵬遠(yuǎn),焦曉寧.電磁屏蔽原理及其電磁屏蔽材料制造方法的研究[J].非織造布,2010(05).

[3]趙帥兵.電磁屏蔽技術(shù)研究[J].科技風(fēng),2015(01).

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