电磁屏蔽功能稳定性分析
图2(a) 安装衬垫的不同方法
图2(b) 在机柜门壁上正确安装衬垫的方法
图2(c) 在薄板金属盒上安装导电衬垫的方法
图2(d) 采用导电衬垫的开关
图2 电磁密封衬垫的安装方法
屏蔽衬垫安装好后,电子设备经过测试合格交付使用。使用一段时间后进行复测(复测时间根据使用环境和使用要求决定)。如果发现安装衬垫的接口处有泄漏应及时采取措施,当衬垫或金属表面腐蚀污染不严重时,可以清洗金属衬垫或金属接触表面;腐蚀情况严重的,立即更换电磁密封衬垫。
4 屏蔽界面的防护措施
电子设备的屏蔽体是用金属材料制成的。在严酷的气候条件下,特别是在高温、高湿和大量工业气体污染或盐雾等恶劣环境中,金属材料特别容易遭受腐蚀,从而严重影响电子设备的可靠性和它的屏蔽效能的稳定性,因此,在屏蔽设计中,对于屏蔽层的防护设计是一个很重要的环节。
由于金属表面和搭接界面的腐蚀和氧化,电子设备的屏蔽效能随着系统使用时间的推移而下降。很多例子表明金属搭接表面的接触阻抗和导电涂覆层表面阻抗会随着时间的推迟而增大,其变化速度取决于设备长期所处工作环境的恶劣程度。设计人员要根据环境条件,开发用在腐蚀环境下的电磁密封装置,包括综合进行密封设计、凸缘表面处理和材料选择;根据环境条件作防腐蚀、防潮湿、防盐雾的有效技术设计。目前,最简捷、可靠的办法是采用表面喷涂一种耐蚀、防湿、防霉覆盖层。将密封和隔离等防护举措纳入综合考虑之中,方能保证屏蔽体在不同环境污染中保持屏蔽效能的稳定性。
5 克服屏蔽体的基本设计缺陷
电磁兼容和TEMPEST防护是一项实践性很强的技术,决不是只了解有关理论就能解决实际问题的。具体地说电磁屏蔽设计的某些环节处理不好会给电磁兼容和 TEMPEST防护产品埋下潜在的不稳定隐患。
基本设计缺陷是设计人员不甚了解电磁屏蔽的原理,往往将静电屏蔽的原理应用到电磁屏蔽上。在静电屏蔽中,只要将屏蔽体接地,就能够获得较高的屏蔽效能;而电磁屏蔽却与屏蔽体接地与否无关,这是设计人员必须明确的。电磁屏蔽的关键是保证屏蔽体的导电连续性,即整个屏蔽体必须是一个完整的、连续的导体。这一点实现起来是十分困难的。因为一个实际的电磁屏蔽体上有许多导致导电不连续的因素,如通风口、显示窗口、操作器件开口、不同部分的结合处搭接口、穿出屏蔽体的各种电缆等,
正是这些因素的存在,使实际屏蔽体的屏蔽效能很难达到预期的效果。再有屏蔽体的接缝处理问题,永久性的接缝要求无阻抗连接,即不得有缝隙出现。这些因素使屏蔽体的设计成为一个较难的问题。在进行电磁屏蔽设计时,解决不好这些开口和贯通导体造成的屏蔽效能下降问题是基本缺陷。最可怕的是有时处理的不十分可靠:当检测时还可以,但工作一段时间后,屏蔽效能将严重下降。
解决上述问题的基本举措是:
通风口要安装通风波导蜂窝板,抑制电磁波的泄漏;显示窗口要安装100至200目金属网透明玻璃制成的屏蔽玻璃或透明的导电膜胶片;操作器件如按键、旋钮、开关、提示灯等通过隔离层上串接穿心电容及滤波功能的接插件来实现;穿出屏蔽体的电源电缆和信号电缆,除自身要用屏蔽电缆外,与屏蔽体的接口要做专用的电源滤波和信号滤波装置,其一是作好屏蔽,其二是抑制信号发射;不同部分的结合处要加屏蔽性能好、抗盐雾、耐化学腐蚀的电磁屏蔽密封衬垫,以保证连续、可靠的导电性能。常用的几种方法如图4所示。
对于永久性的接缝,采用连续性焊接;对于长焊缝处理,为防止机壳由于焊接变形,可采用先点焊后镀锡或镀镍处理后再进行锡焊的方法。使屏蔽体的几面构成一个实际的连续导电的实体,不得有缝隙泄漏现象出现。采取这些措施后屏蔽体方能获得较高的屏蔽性能和较长时期的稳定的屏蔽效能。
在干扰电平很高的环境中,由于设计缺陷,预计会发生大量的故障,在产品寿命初期可以通过工程的设计改进加以纠正。
结论
现代电子产品的一个主要特征是数字化、信息化、微处理器的应用十分普遍,而这些数字电路在工作时会产生很强的电磁干扰。因而,电磁干扰的问题呈现出前所未有的严重性。抑制电磁干扰及电磁能量泄漏的电磁屏蔽效能的长久性、稳定性是一项实践性很强的技术,是军事、航天、航空和信息安全部门特别关注的课题。EMI屏蔽材料的用户在开发表征屏蔽系统稳定性的技术数据库方面应起到积极的作用。这种数据库可以比较不同的导电的电磁密封衬垫,屏蔽体及法兰盘材料和涂覆层在不同环境下的性能。考虑到导电涂层和EMI衬垫界面的防腐性能,设计者在其设计中至少应留有10~20dB的余量。设计者要特别注意控制和纠正基本设计缺陷,从设计到使用全过程都要关注电子设备电磁屏蔽效能的稳定性。
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