漫谈屏蔽接地隔离.docx
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漫谈屏蔽接地隔离
文字材料
题目:
漫谈屏蔽、接地和隔离
院(系):
电子工程与自动化学院
专业:
仪器科学与技术
姓名:
周园园、孙旭霞、糜蓉
学号:
25\21\19
指导老师:
郭庆
职称:
教授
2014年3月11日
漫谈屏蔽、接地和隔离
——微弱信号的屏蔽、接地和隔离
学生:
周园园、孙旭霞、糜蓉指导老师:
郭庆
摘 要
随着电子技术的高速进展,电子设备的密集程度愈来愈大,电磁干扰情形也愈来愈突出。
为确保电子设各在工作时不会受到外界电磁场的干扰,同时不对该环境中其他设备造成不允许的电磁干扰,必需对电子设备进行电磁屏蔽、接地和隔离设计。
本文论述了电子设各屏蔽设计要求、屏蔽效能的影响因素、电子设备应采取的屏蔽办法,并通过屏蔽设汁改良实例说明电磁屏蔽技术在电子设备结构设计中的重要作用。
讨论分析了测试中常见的几种接地方式:
单点串联接地、单点并联接地、多点接地和浮点接地,并总结出了在微弱信号检测系统中电路接地设计应注意的问题。
另外,文章也简单讨论了与接地技术超级紧密的屏蔽技术,并得出在屏蔽设计时应遵循的原则。
关键词:
微弱信号 屏蔽 接地隔离实际应用
引言
随着电子技术的进展,人们在生产生活中利用的电子电气设备愈来愈多,汽车、电子、通信、运算机及电器设备大量进入家庭,电磁波向外辐射的电磁能量正以每一年7%—14%的速度递增,并被普遍利用,为军事、工业、民用等带来莫大的方便,同时也带来了严峻危害。
电磁环境污染日趋严峻,在继噪音污染、空气污染、水污染以后,电磁波污染成为要挟人类健康的第四大公害。
一方面,磁场对人体具有非特异性刺激作用,它几乎可影响人体的各类系统。
另一方面,电子电气设备对外界电磁环境的敏感性增加,电子电气设备由于日趋数字化、高度集成化、信号电平小量化以知足其高速化、轻量化和小型化的要求,极易受外界电磁干扰而使其产生误动作,从而带来严峻后果。
第一,由于电子线路和元件的集成化、微型化,所利用的电流为微弱电流,其控制讯号的功率与外部电磁波噪音的功率接近,容易造成误动、声音及图像障碍等;第二,这些电子产品本身也向外发射不同频率的电磁波,一样会给在周围运行的电子运算机和其他通信或电气设备等造成干扰;第三,对于军用电子设备,除避免外界电磁波对其工作产生干扰外,还要避免其本身的电磁波向外泄漏,国际较为先进的技术和设备能够准确地同意几十千米外泄露出的电磁波,进行放大还原,从而致使泄密;第四,电磁波通过辐射也给生物体造成损害,如在中短波电磁辐射下,人体的中枢神经系统会出现功能失调。
所以,在现今社会,不论民用电子设备,仍是军用电子设备,从环保角度动身,都应进行电磁屏蔽,这就对设备的电磁屏蔽性能提出了更高要求。
基于上述原因,电磁屏蔽技术应用得愈来愈普遍,屏蔽与接地紧密相关,要期望有好的屏蔽效果,除必需仔细考虑屏蔽层的接法外,还必需注意接地方式极为有效的隔离技术。
所以对于通信产品、医疗设备、家用电器等,尤其是避免信息泄漏和增强抗干扰的军用设备,必需对设备进行屏蔽极为接地、隔离技术,以减少环境对设备的辐射干扰或设备对环境的电磁污染。
在微弱信号检测中,由于有效信号极为微弱,其量级通常低于μV,容易被壮大的噪声所淹没,因此通常需要应用合理的屏蔽、接地和隔离技术,最大限度地降低外部的干扰、耦合等噪声。
所以,正确掌握屏蔽、接地和隔离技术,对于微弱信号检测系统的设计有很重要的意义。
1屏蔽技术
屏蔽的概述
屏蔽(Shielding)是用来限制电场或磁场在空间传播的有效方式,这是克服电场耦合干扰和电磁辐射干扰的最有效手腕。
屏蔽就是对两个空间区域之间进行金属的隔离,以控制电场、磁场和电磁波由一个区域对另一个区域的感应和辐射(如图)。
具体讲,就是用屏蔽体将元部件、电路、组合件、电缆或整个系统的干扰源包围起来,避免干扰电磁场向外扩散;用屏蔽体将接收电路、设备或系统包围起来,避免它们受到外界电磁场的影响。
图屏蔽的大体原理图
电磁屏蔽的目的
电磁波是电磁能量传播的主要方式,高频电路工作时,会向外辐射电磁波,对临近的其它设备产生干扰。
另一方面,空间的各类电磁波也会感应到电路中,对电路造成干扰。
电磁屏蔽的作用是切断电磁波的传播途径,从而消除干扰。
屏蔽的目的是利用导电材料或高导磁率材料来减少磁场、电场或电磁场的强度,将电磁场噪声源与敏感设备隔离,切断噪声源的传播路径。
屏蔽是电磁兼容技术的主要办法之一,即用屏蔽材料将封锁起来,使其外部场强度低于允许值的一种办法;或用屏蔽材料将敏感电路封锁起来,使其内部场强度低于允许值的一种办法。
避免外来电磁波对要保护的相关设备的干扰!
屏蔽分为主动屏蔽和被动屏蔽,主动屏蔽目的是为了避免噪声源向外辐射,是对噪声源的屏蔽;被动屏蔽目的是为了避免敏感设备受到噪声源的干扰,是对敏感设备的屏蔽。
在解决电磁干扰问题的诸多手腕中,电磁屏蔽是最大体和有效的。
用电磁屏蔽的方式来解决电磁干扰问题的最大益处是不会影响电路的正常工作,因此不需要对电路做任何修改。
区分不同的电磁波
同一个屏蔽体对于不同性质的电磁波,其屏蔽性能不同。
因此,在考虑电磁屏蔽性能时,要对电磁波的种类有大体熟悉。
电磁波有很多分类的方式,可是在设计屏蔽时,将电磁波依照其波阻抗分为电场波、磁场波、和平面波。
电磁波的波阻抗ZW概念为:
电磁波中的电场分量E与磁场分量H的比值:
ZW=E/H()
电磁波的波阻抗与电磁波的辐射源性质、观测点到辐射源的距离和电磁波所处的传播介质有关。
距离辐射源较近时,波阻抗取决于辐射源特性。
若辐射源为大电流、低电压(辐射源的阻抗较低),则产生的电磁波的波阻抗小于377,称为磁场波。
若辐射源为高电压、小电流(辐射源的阻抗较高),则产生的电磁波的波阻抗大于377,称为电场波。
距离辐射源较远时,波阻抗仅与电场波传播介质有关,其数值等于介质的特性阻抗,空气为377Ω。
电场波的波阻抗随着传播距离的增加降低,磁场波的波阻抗随着传播距离的增加升高。
注意:
近场区和远场区的分界面随频率不同而不同,不是一个定数,这在分析问题时要注意。
例如,在考虑机箱屏蔽时,机箱相对于线路板上的高速时钟信号而言,可能处于远场区,而对于开关电源较低的工作频率而言,可能处于近场区。
在近场区设计屏蔽时,要别离电场屏蔽和磁场屏蔽。
气宇屏蔽性能的物理量——屏蔽效能
屏蔽体的有效性用屏蔽效能(SE)来气宇,屏蔽效能的概念:
SE=20lg(E1/E2)(dB)()
图屏蔽的效能
式中:
E1=没有屏蔽时的场强E2=有屏蔽时的场强
若是屏蔽效能计算中利用的是磁场强度,则称为磁场屏蔽效能,若是屏蔽效能计算中利用的是电场强度,则称为电场屏蔽效能(如图)。
屏蔽效能的单位是分贝(dB),下表是衰减量与分贝的对应关系:
屏蔽前
屏蔽后
衰减量
屏蔽效能
1
90%
20dB
1
99%
40dB
1
%
60dB
1
%
80dB
1
%
100dB
一般民用产品机箱的屏蔽效能在40dB以下,军用设备机箱的屏蔽效能一般要达到60dB,TEMPEST设备()的屏蔽机箱屏蔽效能要达到80dB以上。
屏蔽室或屏蔽舱等往往要达到100dB。
100dB以上的屏蔽体是很难制造的,本钱也很高。
屏蔽材料的屏蔽效能估算
电磁波在穿过屏蔽体是发生衰减是因为能量有了损耗,这种损耗能够分成两个部份:
反射损耗和吸收损耗。
(1)反射损耗:
当电磁波入射到不同媒质的分界面时,就会发生反射,使穿过界面的电磁能量减弱。
由于反射现象而造成的电磁能量损失称为反射损耗,用字母R表示。
当电磁波穿过一层屏蔽体时要通过两个界面,要发生两次反射。
因此,电磁波穿过屏蔽体时的反射损耗等于两个界面上的反射损耗总和。
反射损耗的计算公式如下:
R=20lg(ZW/ZS)(dB)()
式中:
ZW=入射电磁波的波阻抗,ZS=屏蔽材料的特性阻抗
|ZS|=×10-7(fμrσr)1/2()
式中:
f=入射:
电磁:
波的频率,μr=相对磁导率,σr=相对电导率
对于电场波而言:
第一个界面的反射损耗较大,第二个界面的反射损耗较小。
对于磁场波而言,情形正好相反,第一个界面的反射损耗较小,第二个界面的反射损耗较大。
(2)吸收损耗:
电磁波在屏蔽材料中传播时,会有一部份能量转换成热量,致使电磁能量损失,损失的这部份能量成为屏蔽材料的吸收损耗,用字母A表示,计算公式如下:
A=(fμrσr)1/2(dB)()
多次反射修正因子:
电磁波在屏蔽体的第二个界面(穿出屏蔽体的界面)发生反射后,会再次传输到第一个界面,在第一个界面发射再次反射,而再次抵达第二个界面,在那个界面会有一部份能量穿透界面,泄漏到空间。
这部份是额外泄漏的。
应该考虑进屏蔽效能的计算。
这就是多次反射修正因子,用字母B表示,大部份场合,B都能够忽略。
SE=R+A+B()
(3)源的位置对屏蔽效能计算的影响:
若是辐射源在屏蔽机箱的外部(例如,屏蔽是为了机箱内的电路免受外界干扰的影响),则反射损耗和吸收损耗都对屏蔽效能有奉献。
若是辐射源在屏蔽机箱内部(例如,屏蔽是为了抑制机箱内的电路辐射),则主如果吸收损耗对屏蔽效能有奉献,因为反射的能量老是在机箱内。
影响屏蔽材料的屏蔽效能的因素
从上面给出的屏蔽效能计算公式能够得出一些对工程有实际指导意义的结论,按照这些结论,咱们能够决定利用什么屏蔽材料,注意什么问题。
下面给出的结论,出步一看,会感到杂乱无章,无从应用,可是结合上面第3和第4条仔细分析后,会发觉这些结论都有着内在联系。
深切理解下面的结论对于结构设计是十分重要的。
1)材料的导电性和导磁性越好,屏蔽效能越高,但实际的金属材料不可能兼顾这两个方面,例如铜的导电性专门好,可是导磁性很差;铁的导磁性专门好,可是导电性较差。
应该利用什么材料,按照具体屏蔽主要依赖反射损耗、仍是吸收损耗来决定是偏重导电性仍是导磁性;
2)频率较低的时候,吸收损耗很小,反射损耗是屏蔽效能的主要机理,要尽可能提高反射损耗;
3)反射损耗与辐射源的特性有关,对于电场辐射源,反射损耗专门大;对于磁场辐射源,反射损耗很小。
因此,对于磁场辐射源的屏蔽主要依托材料的吸收损耗,应该选用磁导率较高的材料做屏蔽材料。
4)反射损耗与屏蔽体到辐射源的距离有关,对于电场辐射源,距离越近,则反射损耗越大;对于磁场辐射源,距离越近,则反射损耗越小;正确判断辐射源的性质,决定它应该靠近屏蔽体,仍是远离屏蔽体,是结构设计的一个重要内容。
5)频率较高时,吸收损耗是主要的屏蔽机理,这时与辐射源是电场辐射源仍是磁场辐射源关系不大。
6)电场波是最容易屏蔽的,平面波第二,磁场波是最难屏蔽的。
尤其是(1KHz以下)低频磁场,很难屏蔽。
对于低频磁场,要采用高导磁性材料,乃至采用高导电性材料和高导磁性材料复合起来的材料,如坡莫合金(如图),硅钢片(如图)等。
图坡莫合金图硅钢片
实用屏蔽体设计的关键
许多人不大了解屏蔽的原理,以为只要用金属做一个箱子,然后将箱子接地,就可以够起到电磁屏蔽的作用。
在这种概念指导下结果是失败。
一般除低频磁场外,大部份金属材料能够提供100dB以上的屏蔽效能。
但在实际工作中,要达到80dB以上的屏蔽效能也是十分困难的。
这是因为,屏蔽体的屏蔽效能不仅取决于屏蔽体的结构。
因为,真正影响屏蔽体屏蔽效能的只有两个因素:
一个是整个屏蔽体表面必需是导电持续的,另一个是不能有直接穿透屏蔽体的导体。
1)屏蔽体的导电持续性:
这指的是整个屏蔽体必需是一个完整的、持续的导电体。
这一点在实现起来十分困难。
因为一个完全封锁的屏蔽体是没有任何利用价值的。
一个实用的机箱上会有很多孔缝造成屏蔽:
通风口、显示口、安装各类调节杆的开口、不同部份的结合裂缝等。
由于这些致使导电不持续的因素存在,若是设计人员在设计时没有考虑如何处置,屏蔽体的屏蔽效能往往很低,乃至没有屏蔽效能。
2)不能有直接穿过屏蔽体的导体:
一个屏蔽效能再高的屏蔽机箱,一旦有导线直接穿过屏蔽机箱,其屏蔽效能会损失%(60dB)以上。
可是,实际机箱上总会有电缆穿出(入),至少会有一条电源电缆存在,若是没有对这些电缆进行妥帖的处置(屏蔽或滤波),这些电缆会极大的损坏屏蔽体。
妥帖处置这些电缆是屏蔽设计的重要内容之一。
(穿过屏蔽体的导体的危害有时比孔缝的危害更大)。
电磁屏蔽体与接地无关:
对于静电场屏蔽,屏蔽体是必需接地的。
可是对于电磁屏蔽,屏蔽体的屏蔽效能却与屏蔽体接地与否无关,这是设计人员必需明确的。
在很多场合,将屏蔽体接地确实改变了电磁状态,但这是由于其它一些原因,而不是由于接地致使屏蔽体的屏蔽效能发生改变。
解决这种泄漏的一个方式是在裂缝处填充导电弹性材料,消除不导电点。
这就像在流体容器的裂缝处填充橡胶的道理一样。
这种弹性导电填充材料就是电磁密封衬垫。
裂缝的电磁泄漏
在许多文献中将电磁屏蔽体比喻成液体密封容器,似乎只有当用导电弹性材料将裂缝密封到滴水不漏的程度才能够避免电磁波泄漏。
实际上这是不确切的。
一般情形下,屏蔽机箱上的不同部份的结合处不可能完全接触,只能在某些点接触上,这组成了一个孔洞阵列。
裂缝是造成屏蔽机箱屏蔽效能降级的主要原因之一。
在实际工程中,常常常利用裂缝的阻抗来衡量裂缝的屏蔽效能。
裂缝的阻抗越小,则电磁泄漏越小,屏蔽效能越高。
裂缝处的阻抗:
裂缝的阻抗能够用电阻和电容并联来等效,因为接触上的点相当一个电阻,没有接触的点相当于一个电容,整个裂缝就是许多电阻和电容的并联。
低频时,电阻分量起主要作用;高频时,电容分量起主要作用。
由于电容的容抗随着频率升高降低,因此若是裂缝是主要泄漏源,则屏蔽机箱的屏蔽效能优势随着频率的升高而增加。
可是,若是裂缝的尺寸较大,高频泄漏也是裂缝泄漏的主要现象。
因为裂缝或孔洞是不是会泄漏电磁波,取决于裂缝或孔洞相对于电磁波波长的尺寸。
当波久远大于开口尺寸时,并非会产生明显的泄漏。
因此,当干扰的频率较高时,这时波长较短,就需要利用电磁密封衬垫。
具体说,当干扰的频率超过10MHz时,就要考虑利用电磁密封衬垫。
电子设备应采取的屏蔽办法
电子设备采取何种解蔽办法,要按照设备的工作频率、工作环境、设备结构形式、加工本钱要求等综合因素进行考虑。
选择经济适用且能知足屏蔽要求的方案,可采用的屏蔽办法具体如下:
屏蔽体材料:
对于高频电子设备,屏蔽体材料应选用良导体如铜、铝等。
对于低频电子设备,屏蔽体材料应选用铁磁性材料钢、电工软铁、硅钢片等;
裂缝:
没有密封要求的机箱,机箱侧板、盖板等与箱体搭接裂缝都安装镀铜簧片。
它能在需要低闭合压力设备中提供高的屏蔽;有密封要求的机箱,裂缝处采用导电密封衬垫进行密封。
对不能采取铍铜簧片、电磁屏蔽密封衬垫的裂缝,采用屏蔽胶带密封,选用铜屏蔽胶带。
在结合面无屏蔽办法时,尽可能地减小螺钉间距,增加螺钉数量,即裂缝长度至少小于1/2O波长;
连接器:
连接器部位安装电磁屏蔽密封衬垫,这些衬垫屏蔽效能可达l00dB;
进出风口:
可采用蜂窝板或蒙乃尔丝屏蔽板;
连接线:
连接线布置接近地线布置,应远离裂缝和空洞,地线与信号线分开布线,屏蔽机箱上绝不允许有导线直接穿过。
当导线必需穿过机箱时,应对导线进行适当的屏蔽,在线上增加一个磁环来减少电磁辐射泄漏,或设计成双绞线;
电源开关、键盘、表头:
增加金属屏蔽罩;
显示器:
采取屏蔽玻璃屏蔽;
电源滤波器:
把适用高频性能良好的滤波器外壳直接固定在金属板上,滤波器输入部份线缆长度尽可能短,并将输入端线缆用金属盒体进行屏蔽,并以最低阻抗连接滤波器外壳和开关电源外壳,滤波器的地以最短距离与机壳地连接;
器件:
按信号流向布置器件,使接线最短,并使辐射源到开孔口的距离尽可能远;
接地:
通常电路工作在1MHz以下时,能够采用单点接地,而频率在10MHz以上时能够采用多点接地,在1MHz和10MHz之间时,若是最长的接地线不超过波长的l/2O,能够采用单点接地,不然采用多点接地。
电磁屏蔽的应用范围
现在、GPS、和移动电话等3G产品都会因高频电磁波干扰产生杂讯,影响通信。
另若人体长期暴露于强力电磁场下,则可能易患癌症病变。
因此防已是必备而且势在必行的制程,下面咱们来了解下在现实生活中电磁屏蔽的应用。
导电漆(防电磁波干扰屏蔽涂料)
图喷有导电漆的电子器件后盖
导电漆是用导电添加于特定的树脂原料中以制成能够喷涂的的油漆涂料,能用于喷涂的一种油漆干燥形成漆膜后能起到导电的作用,从而屏蔽电磁波干扰的功能。
导电漆喷涂技术具有高导电性、高电磁屏蔽效率、喷涂操作简单(同表面喷漆操作一样只须要在塑胶外壳内喷上薄薄一层导电漆)等特点,导电漆通过喷涂、刷涂的方式,使完全绝缘的非金属或非导电表面具有像金属一样的吸收、传导和衰减电磁波的特征,从而起到屏蔽电磁波干扰的作用。
导电漆的出现,有效的解决了非金属表面实现电联接的问题。
普遍应用于通信制品(移动电话)、电脑()、便携式电子产品、消费电子、网络硬件(服务器等)、医疗仪器、家用电子产品和航天及国防等电子设备的电磁干扰(EMI)屏蔽。
喷涂导电漆解决了因做金属屏蔽罩受空间限制、操作、本钱压力的限制,因其导电漆喷涂操作极为简单,做到了塑胶金属化(如图),而受到愈来愈多的关注及推行。
逐渐取代了以往贴锡箔、铜纸、做金属屏蔽罩的工艺。
电磁屏蔽服装
图屏蔽服
电子产品工作时会发出电磁波,也称电磁辐射。
现在电磁辐射已成继水源污染、空气污染后的第三大“隐形杀手”。
所谓就是指咱们常常说的“防辐射服装”,其应用已有几十年的历史,初期的电磁屏蔽服由于效率低、本钱高等原因所以主要应用在工业领域,但随着民众对防辐射的重视和电磁屏蔽服(如图)技术的进展,直到1999年前后才开始普遍的应用到了民用领域。
目前市场比较流行的电磁屏蔽服分为和两种,其中金属纤维电磁屏蔽服能够对100-3000MHz(民用常见频率)之内的电磁波进行有效地屏蔽,屏蔽率在%以上。
这种布料不仅有良好的透气性,而且还能够洗涤,是现今最实用的民用电磁屏蔽服面料。
还有就是银纤维的,这种布料采用了镀银技术使银纤维专门好的和其他(、等)融合,不仅具有金属纤维布料的长处,而且质地加倍柔软。
电磁屏蔽帐篷
图军用电磁屏蔽帐篷
在现代化军事行动中,指战员的安全影响着军事行动的顺利进展和成功与否;而电子信息与通信系统是指战员与行动军队的联系纽带,能让指战员随时掌握军队动向与现场情形,以便及时下达更新更快,适合于当前形势的命令。
所以,只有保证了指战员的人身安全及电子信息与通信系统的安全,军用帐篷(如图)才能使军事行动进展顺利,让行动成功率取得有效保证。
因此,国家超级重视军队指战员在军事行动中的人身安全与电子通信、运算机及通信系统的安全。
军用电磁屏蔽帐篷具有显著的电磁屏蔽效能及良好的导电性能,同时具有质地柔软、透气性好、耐侵蚀等特点,其生产技术居国内领先、国际先进水平。
而且该系列帐篷重量轻、应用简单、安全迅速、便于空投、携带轻便,不仅适用军队利用,也可普遍应用于工业生产、科研、通信、电力、医疗、建筑及普通民用,仍是抢险救灾的最佳装备。
可作野外移动式屏蔽室利用,在野战环境下,可有效地抑制电子设备电磁泄漏发射,保护信息安全,增强电子设备抗电磁干扰、抗电子战解决能力,保护信息安全。
电磁屏蔽室
图电磁屏蔽室
(1)、电磁屏蔽室的大体结构形式
电磁屏蔽室(如图)是电磁兼容(EMC)领域的重要内容,电磁屏蔽室是抑制电磁辐射,避免电磁污染的一种极为有效的技术手腕。
电磁屏蔽室与全屏蔽属于同一概念,电磁屏蔽室是一种能够将电磁场的影响抑制在必然范围之内或必然范围之外的装置。
一座高效能的屏蔽室,一般以为能够抑制必然数量的电场、磁场或电磁场。
简单说来,电磁屏蔽室就是一个钢板屋子,冷轧钢板是其主体屏蔽材料。
包括六面壳体、门、窗等一般衡宇要素,只是要求周密的电磁密封性能,并对所有进出管线作相应屏蔽处置,进而阻断电磁辐射出入。
(2)、电磁屏蔽室的主要功能:
1)隔离外界电磁干扰,保证室内电子、电气设备正常工作。
专门是在电子元件、电器设备的计量、测试工作中,利用电磁屏蔽室(或暗室)模拟理想电磁环境,避免无线电设备、仪器仪表等的工作受到外界电磁场的干扰,以保证低电平设备的正常调试、测量仪器的校准,提高检测结果的准确度。
有效的操作灵敏度高的无线电设备与电子设备,靠得住的提供一个没有电磁干扰的地方。
2)阻断室内电磁辐射向外界扩散。
用来抑制无线电设备、射频设备对外界的干扰,以减少无线电设备、射频设备对周围的其他无线电设备、仪器仪表等的干扰危害;同时,保证自由空间干扰电平维持在允许水平电平以下,从而达到空间电波管理的目的。
强烈的电磁辐射源应予以屏蔽隔离,避免干扰其他电子、电气设备正常工作乃至损害工作人员身体健康。
3)避免电子通信设备信息泄漏,确保信息安全。
为了保守国家机密,避免无线电设备泄漏出来的信号被仇敌“窃听”,必需用屏蔽室来达到防泄漏的目的。
电子通信信号会以电磁辐射的形式向外界传播,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的有效办法。
4)近几年来,由于射频大功率设备的大量投入利用,射频近场防护尤其突出。
屏蔽室作为抑制大强度的电磁辐射,避免射频设备对作业人员的危害与影响,避免环境污染,已经成为一种重要办法。
军事指挥通信要素必需具有抵御敌方电磁干扰的能力,在受到电磁干扰解决乃至核爆炸等极端情形下,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的基础上,结合军事领域电磁脉冲防护的特殊要求研制开发的特殊产品。
2电路接地
设计检测设备的接地系统基于3个目的:
一是减少多个电路电流流经公共阻抗产生的噪声电压;二是缩减信号回路感应磁场噪声的面积;三是消除地电位差对信号回路的不利影响。
电路接地的方式一般有两种,即单点接地和多点接地。
高频电路采用多点接地,直流或低频电路一般采用单点接地。
单点接地
在一点接地中又有串联接地和并联接地之分,如图1和图2。
由于导线都具有必然阻抗,当直流或交流电流流过接地线时将产生必然的电压降。
这就使地线上的两点电位不相等。
如图3所示的串联接地电路中R一、R二、R3别离为相应各段地线的等效电阻;I一、I二、I3则为放大器A一、A二、A3流人接地址的电流。
三级放大器各接地端A,B,C的电位别离为:
VA=(I1+I2+I3)R1()
VB=(I2+I3)R2()
VC=I3R3+VA+VB()
在图4所示的电路中,显而易见A,B,C三点的电位别离为:
VA=I1R1,VB=I2R2,Vc=I3R3。
比较以上两种接地方式能够看出,对一样放大器电路和同样地线阻抗来讲,并联接地时各放大器接地址的电位更接近于地电位。
且各级电路之间的信号的电流不致形成彼此的耦合干扰。
而对串联接地如图3电路中的A点电位,除受本级电流I1的影响外,转变的I2,I3电流通过R1也将形成干扰信号,并通过A点进入放大器A1形成不该有的级间耦合。
当这种级间耦合形成正反馈时,使电路稳固性降低,乃至形成自激振荡。
所以在低频或直流放大器电路中采用一点并联接地方式较为适宜。
一点串联接地方式虽不如并联接地合理,但由于比较简单,便于印刷电路的布线,所以在对噪声特性要求不高的电路中利用得很普遍,尤其普遍用于脉冲数字电路。
多点接地
多点接地方式用于高频电路。
以降低接地阻抗,如图所示各部份电路就近连接到板地上。
所谓板地,能够是金属板条,也能够是金属机壳,板地本身的高频阻抗要尽可能小。
因为高频电流的集肤效应,增加板地的厚度并非能减小其高频阻抗,而增加板地的表面积,或在板地的表面镀金或镀银能够减小其高频阻抗。
各部份连接到板地的导线要尽可能