结构设计规范Word格式.docx
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1、在电磁兼容性设计中遇到的常用测试项目，从干扰源与被干扰对象角度可分为两类：
EMI（电磁发射测试）和EMS（电磁敏感度测试）。
EMI（电磁发射）：
被测设备为干扰源，测试被测设备对外界发射的电磁干扰水平。
EMS（电磁敏感度）：
被测设备为被干扰对象，通过测试仪器对其施加干扰，测试其抗干扰能力。
从干扰路径区分，又可分为传导测试与辐射测试两类.
综合起来测试项目可分为四种测试模式：
CE-传导发射测试，CS-传导敏感度测试；
RE-辐射发射测试，RS-辐射敏感度测试。
2、GJB151A—97常用测试项目表
表1GJB151A-97常用项目
分类
传导
名称
辐射
EMI
（电磁发射测试项目）
CE101
25Hz～10KHz电源线传导发射
RE101
25Hz~100KHz磁场辐射发射
CE102
10KHz~10MHz电源线传导发射
RE102
10KHz～18GHz电场辐射发射
EMS
（电磁敏感度测试项目）
CS101
25Hz~10KHz电源线传导敏感度
RS101
25Hz～100KHz磁场辐射敏感度
CS106
电源线尖峰信号传导敏感度
RS103
10KHz~18GHz电场辐射敏感度
CS114
10KHz~400MHz电缆束注入传导敏感度
CS115
电缆束注入脉冲激励传导敏感度
CS116
10KHz~100MHz电缆和电源线阻尼正弦瞬变传导敏感度
其中与结构设计关系较大的有CE101、CE102、RE101、RE102、CS101、RS101、RS103。
3、汽车电子设备常用测试项目表
图1汽车电子常用测试项目
三、设计规范
3.1、屏蔽
电磁屏蔽的目的有两个：
一个限制内部的辐射电磁能越出某一个区域；
而是防止外来的辐射进入某一区域.即切断电磁波的传播途径。
电磁屏蔽是解决电磁兼容问题的重要手段之一,绝大部分电磁兼容问题的最大好处是不会影响电路的工作。
电磁屏蔽技术作为解决电磁兼容性问题的重点措施之一.
屏蔽按其机理可以分为电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁场屏蔽三种。
需要注意的是，在实际工程中，通常将电磁场屏蔽与电场屏蔽合二为一。
将屏蔽体接地即可实现电磁场屏蔽与电场屏蔽的统一。
3。
1。
1、电场屏蔽和电磁场屏蔽设计
3.1.1.1、电场屏蔽主要作用是防止静电场和低频交变电场的影响,消除两个设备或两个电路之间由于分布电容耦合所产生的影响。
在结构设计中通常为两个设备或两个模块之间的电场屏蔽。
若屏蔽的为交流源，则频率在10kHz以下时采用电场屏蔽，高于10kHz时屏蔽效果将会变差.
需要注意的是在电场屏蔽中，最重要的一点是屏蔽壳体的接地质量。
在电场屏蔽的设计中，主要考虑以下三个方面的问题：
a、屏蔽板尽量靠近CPU等被屏蔽元件，并且屏蔽板必须可靠接地，其作用从理论上来看，屏蔽板相当于造就了分布电容，且越靠近被屏蔽元件其分布电容的容量越大，其屏蔽效果越好。
b、屏蔽板的形状对屏蔽效能的高低有明显影响，理论上全封闭的金属盒可以有最好的电场屏蔽效果。
c、屏蔽板的材料以良导体（铝、铜等）为好，屏蔽材料的厚度满足强度要求即可.
1.2、电磁场屏蔽的有效性是用屏蔽效能来度量。
它表征了屏蔽体对电磁波的衰减程度。
屏蔽体的屏蔽效能由两部分构成:
吸收损耗和反射损耗。
为了提高屏蔽材料的屏蔽效能，必须想办法提高吸收损耗和反射损耗。
当电磁波入射到不同媒体的分界面时,就会发生反射，于是减小了继续传播电磁波的强度,于是构成反射损耗。
当电磁波在屏蔽材料中传播时，同样会产生损耗，于是构成吸收损耗。
吸收损耗的计算公式：
A=201g（E0/E1）=20lg（e^（t/δ））dB
式中趋肤深度δ=0.066/（fμrσr）^0。
5mm，f单位为MHz。
表2常用金属的趋肤深度表（单位为毫米）
频率Hz
铜
铝
钢
μ金属
100
6。
6
8。
38
0。
66
0.48
1K
2.08
2.67
2
0.08
10K
89
76
1M
08
008
10M
0.02
0.025
0.0025
从吸收损耗的公式可以得出以下结论:
a、屏蔽材料的吸收损耗和屏蔽材料的厚度、磁导率、电导率成正比；
b、屏蔽材料的吸收损耗和被屏蔽电磁波的频率成正比；
c、屏蔽材料的厚度每增加一个趋肤深度,吸收损耗增加约9dB。
反射损耗的因素:
电场反射损耗的计算公式：
Re=322+10lgσr/μrf^3r^2
磁场反射损耗的计算公式：
Rn=322+10lgμrf^3r^2/μr
式中：
f为入射电磁波的频率；
σr为相对电导率；
μr为相对磁导率.
从上述理论的综合屏蔽效能来看，在低频段，由于趋肤深度很大，屏蔽效能主要取决于反射损耗.在高频段，随着频率的升高，电磁波的反射损耗减小，吸收损耗增加，屏蔽效能主要由吸收损耗决定。
实际工程案例：
如果需要对一个机箱做电场屏蔽和电磁场屏蔽，需要做哪些措施?
1、屏蔽体的材料选择.
铜虽然导电性好，但是密度较大，不适合做屏蔽机箱。
铝具有很高的比强度,同时导电性能也非常好,通过用来做屏蔽机箱。
如果对屏蔽效能要求不高，亦可采用其他材料比如镀锌钢板。
2、良好接地。
通常是通过接地柱接到大地的方式。
接地柱示意图如下:
需要注意的是，此接地柱仅为电场屏蔽接地用。
如果有信号地及其他地需要连接，壳体内部亦应该采用焊片良好接地。
焊片材料一般为黄铜H-62.
另外，壳体与焊片之间保持良好导电连接，严禁做任何非导电涂覆。
3、屏蔽体的缝隙和开孔处理。
典型值：
λ/20.λ为频段中最高频率电磁波波长。
缝隙的长度和开孔的直径应小于λ/20，最好小于λ/100.
通风孔直径采用小圆孔，典型值Φ3.Φ3孔阵的打孔金属板在1GHz时,屏蔽效能在20dB左右。
缝隙处理。
机箱至少是两个零件的组合体，盒体和盖板。
而盒体和盖板之间一般情况下需要经常拆卸,不可能用焊接完全密封。
要取得良好的屏蔽效能，必须使盒体和盖板间的接触电阻减至最小。
通常做法是：
a、控制盒体和盖板之间接合面的粗糙度，以3.2及以下为宜。
b、盒体和盖板做表面处理时严禁做非导电处理，比如应该对铝材进行导电氧化而不是硫酸阳极化。
c、控制固定盒体和盖板之间的螺钉间隙，以30—40为宜，尽量不超过50.
d、盒体和盖板在装配后一起进行涂覆处理，以保护接合面的导电接触。
e、增加接缝深度,典型值9.示意图如下:
f、如需更高要求，则需在接合面之间安装导电屏蔽衬垫（见后面表3）。
g、采用双层盖板屏蔽可以达到非常高的屏蔽效果,但由于结构复杂，成本较高，一般不采用。
开孔处理。
机箱内设备功率较大时，通常需要布置通风孔，进行通风散热.
通常做法为：
a、在不影响散热的情况下，通风孔应尽量小（典型值Φ3）。
b、通风孔位置应尽量远离干扰源.
4、显示窗和屏的处理。
隔离舱
滤波器
屏蔽窗
5、按键的处理，示意图如下：
屏蔽体上开小孔
屏蔽体上栽上截止波导管
用隔离舱将操作器件隔离出
6、控制轴的处理。
比如旋钮等。
控制轴采用非金属轴和加截止波导管处理。
3.1。
2、磁场屏蔽设计
磁场屏蔽通常指低频磁场（DC~100KHZ）.主要依赖高磁导率材料所具有的低磁阻,对磁通起着分路的作用，使屏蔽体内部的磁场大大减弱。
磁场屏蔽效能在理论上为:
SE=（Rs+R0）/Rs
式中Rs：
屏蔽体的磁阻；
R0:
空气磁阻
磁阻Rs=S/（μA）
式中S:
磁路长度；
A：
此路截面积
对上述计算公式进行分析，提高屏蔽效能的主要措施有：
a、高磁导率的材料；
b、增加屏蔽体壁厚，即增加磁路的截面积；
屏蔽盒一般由板料用钣金工艺加工或冷冲成型，结构上难免含有接缝或通风、观察孔等。
接缝和孔洞的存在都会引起屏蔽体磁阻的增加，降低屏蔽效能。
工程上常用措施如下：
a、屏蔽对象的选择。
由于整体做低频磁屏蔽比较困难，所以一般选择对低频磁场干扰源进行屏蔽。
比如开关电源、电感线圈等。
b、屏蔽材料的选择.镀锌钢板性价比较高，铍镆合金性能最好.在强磁场中需选用磁饱和性能较高的材料,如硅钢。
c、屏蔽体的接缝要与磁通流经方向尽可能平行，降低磁阻。
下图为铁芯电源变压器的屏蔽盒示意图：
d、屏蔽盒上的通风孔应顺磁通方向。
如下示意图：
e、接缝的连接工艺及结构对屏蔽效能影响也较大.一般接缝处盖板和盒体之间的重叠部分为9mm，点焊间距为12mm时，接缝对磁屏蔽效能的影响可以不予考虑.螺钉连接时，也应该有尽可能多的重叠和尽可能小的螺钉间距。
示意图如下:
需要特别注意的一点是，铁磁性材料一般对机械应力较为敏感，因为机械应力的存在将使磁性材料的磁导率大大下降。
磁屏蔽体必须在机械加工全部完成之后进行退火处理.
当屏蔽效能要求较高时，可以采用双层屏蔽结构。
2、接地与搭接
3.3。
1、接地
在电子设备中,接地是抑制电磁噪声和防止干扰的重要手段之一.在设计中如果能把接地和屏蔽正确地配合使用，对实现电子设备的电磁兼容性将起着事半功倍的作用。
机壳的接地,通过接地柱连接大地。
电路板的接地，电路板螺钉连接处即是电路板的大地连接点.
低频电路一般采用单点接地方式。
射频、中频放大部分采用多点接地。
信号地与电源地要分开。
电缆屏蔽层的接地。
以同轴电缆为例，在传输高频信号（大于100kHz）时,屏蔽层应采用两点或多点接地;
传输低频信号时，屏蔽层应单点接地.实际经验表明，在100kHz以下，电缆屏蔽层单点接地具有最佳的磁场抑制作用。
另外，电缆屏蔽层不要在屏蔽盒体内部接地，否则容易在屏蔽盒体造成干扰,从而使屏蔽盒体的屏蔽效能降低。
2、搭接
搭接是将设备、组件、元件的金属外壳或构架用机械手段连接在一起，形成一个电气上连续的整体。
这样可避免在不同金属外壳或构架之间出现电位差，而这电位差往往是电磁干扰的诱发原因之一。
搭接类型分为直接搭接和间接搭接。
直接搭接可以利用螺栓等
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