电磁屏蔽结构设计实用技术

null电磁屏蔽结构设计实用技术4.1 电磁干扰和电磁兼容 4.2 机箱、机柜的电磁屏蔽 4.3 机箱、机柜的接地 4.4 机箱、机柜的搭接 4.5 布局、布线和接插 电磁屏蔽结构设计实用技术电磁干扰和电磁兼容电磁干扰和电磁兼容●电磁兼容（EMC）概述 ▲设备或分系统在电磁环境中能正常工作。 ▲不对该环境中的其它设备构成不能承受的电磁骚扰。、分系统或系统发生电磁危害， ▲是继水质、大气、噪声污染后的第四大污染。 ▲设备应满足GJB151A、GJB152A、GJB1389A对系统、分系统或设备的电磁兼容考核。 ▲设备结构应满足IEC61587－3《机柜、机架和插箱的电磁屏蔽性能试验》要求。 降低或失效，即称为电磁骚扰源。然或电能装置所发射的电磁能量，能使共享同一环境的人或其它生物受到伤害，或使其它设备、分系统或系统发生电磁危害，导致性能降低或失效，即称null 电磁干扰三要素骚扰源耦合途径敏感设备电磁兼容设计的依据电磁兼容设计 抑制切断防护图4－1 电磁干扰三要素电磁干扰和电磁兼容电磁干扰和电磁兼容●电磁干扰的传播 ▲传导干扰：传导是骚扰源与敏感设备之间的主要骚扰耦合途径之一。 ——传导骚扰可以通过电源线、信号线、互连线等导线,以及屏蔽体、接地导体等导体进行传播。 ——解决传导耦合的办法是在骚扰进入敏感电路之前用滤波方法从导线或导体上除去骚扰。 ▲辐射干扰： ——通过空间传播的电磁骚扰。电源电路、输入/输出信号电路、控制电路、外壳流过高频电流等导线在一定条件下都可构成辐射天线。靠近的骚扰源的线缆干扰，基本属近区感应耦合。 ——感应场区可分为电容耦合和电感耦合两种状态。 电磁干扰和电磁兼容电磁干扰和电磁兼容●电子设备电磁兼容性设计的技术要点 ▲优化信号设计：优化信号波形，减小有用信号的最小占有带宽，以减小干扰。 ▲完善线路设计：设计自身发射小、抗扰能力强的电路。 ▲屏蔽：用屏蔽体将干扰源包封，防止电磁场外泄布局（主动屏蔽）；或用屏蔽体将感受器包封，以免受外界电磁场的影响（被动屏蔽）。 ▲接地与搭接：不管是否与大地有实际连接，只要为电源和信号电流提供了回路和基准电位，就通称为接地。 ▲滤波：抑制传导干扰。借助抑制元件，将有用信号频谱以外不希望通过的能量加以抑制。 ▲合理布局：使设备内部相互干扰减至最小，而费用增加不多。 null图4－2系统内电磁兼容设计4.2 机箱、机柜的 电磁屏蔽4.2 机箱、机柜的 电磁屏蔽 4.2.1 缝隙屏蔽 4.2.2 孔洞屏蔽 4.3.3 屏蔽材料及其安装 4.4.4 屏蔽结构案例null机箱、机柜的电磁屏蔽 ●概述 屏蔽技术用来抑制电磁骚扰沿空间的传播，即切断辐射骚扰的耦合途径。电磁骚扰沿空间的传播是以电磁波的方式进行的，可分为近场区和远场区。 ●机箱、机柜屏蔽方案的选择 ▲机柜屏蔽：屏蔽体上缝隙开口比较多，成本比较高，且屏蔽效能不可能做得很高。 ▲插箱屏蔽：可采用连接器直接出线，屏蔽电缆的进出口。机箱、机柜的电磁屏蔽机箱、机柜的电磁屏蔽通风口显示窗键盘指示灯电缆插座调节旋钮●机箱、机柜屏蔽体上的电磁泄漏源（图4－3） 实际机箱上有许多泄漏源：不同部分结合处的缝隙通风口、显示窗、按键、指示灯、电缆线、电源线等电源线缝隙机箱、机柜的电磁屏蔽机箱、机柜的电磁屏蔽●屏蔽设计原则 ▲孔缝尺寸接近半波长的整数倍时，电磁泄漏最大，高频时特别应做好孔、缝屏蔽，要求缝长或孔径小于 : /（10~100）。 ▲壳体屏蔽效能指标。应据所处电磁环境工作频率范围区别对待。其期望值为： ——10kHz 低频磁场屏蔽效能 ≥30dB ——10kHz～ 10GHz 电磁屏蔽效能 ≥60dB ▲屏蔽要求高的单元，如功率发射部件、敏感接收部件，应在壳体内部采用第二层屏蔽。 ▲插箱内印制板组件间的近场耦合较强，宜用双面地网式接地印制板作屏蔽及导热板。机箱、机柜的电磁屏蔽机箱、机柜的电磁屏蔽●机箱、机柜等屏蔽体屏蔽效能的期望值 ▲结构设计中的所谓30dB和70dB准则： ——屏蔽体要提供30dB是比较容易的。 ——当发射源的发射电平与设备的敏感度门限之差小于30dB，设计初期可不考虑专门的屏蔽措施。 ——当发射源的发射电平与设备的敏感度门限超过70dB时，必需有周密的结构设计、严格的保障、完善的滤波和接地系统。 ——高屏蔽效能要求，导致高成本；随时间的推延，屏蔽效能会劣化。 ——在方案阶段就对设计电平及结构布局作出调整，而不是单纯强调提供屏蔽体的屏蔽效能。 机箱、机柜的电磁屏蔽机箱、机柜的电磁屏蔽 ▲目前广为应用的各种屏蔽辅助材料，如导电衬垫、屏蔽网板、屏蔽玻璃、屏蔽电缆、射频接插件等的屏蔽效能，一般在60～70dB，甚至更低。 ▲低频磁场屏蔽效能难以做得很好，例如，双层钢板磁屏蔽，在50Hz时大约只能有20dB～30dB。 ●双重屏蔽：可提高设备的性/价比和抗腐蚀性。 ▲如单层机壳达不到屏蔽要求，可在壳内再对高电平单元或低电平单元，机箱第二重屏蔽。 ▲第二重屏蔽体内电路的工作，可以通过外面的低频（或直流）信号控制，或通过键盘、轨迹球等深度实施控制。 机箱、机柜的电磁屏蔽机箱、机柜的电磁屏蔽●缝隙屏蔽设计要求 ▲拼装式屏蔽壳体尽可能采取无缝隙结构或焊接结构，不用或少用可拆卸式压接缝及开启式的活动缝。 ▲缝隙接触表面应有良好导电性，机体金属应裸露或作导电涂覆，涂覆后电阻应在豪欧级。 ▲对可拆卸式压接缝，须在接缝处填入射频导电衬垫，采用有效结构措施，确保缝隙电接触的连续性。 ▲活动式缝隙优选具有机箱限位功能的挤压式导电衬垫；对门侧的铰链应机箱搭接。 机箱、机柜的电磁屏蔽机箱、机柜的电磁屏蔽●壳体接缝的屏蔽 ▲金属体直接接触的缝隙：采用紧固点（螺钉、铆钉、点焊）连接。工艺简单、成本低。是首选。 ——紧固点间的最大间距：间距大于λ/4，就会有缝隙泄漏。减小间距有助于提高屏蔽效能。 ——加大缝隙深度：将搭接边的宽度加大到厚度的10倍。单排紧固时缝隙深度30mm，屏蔽效能差别就不明显；一般，缝隙宽度可取15～25mm。 ——可用迷宫式或嵌入式结构，增加缝隙深度。 ——提高连接件的刚性、接触面表面的平面度和螺钉的压紧力，可提高连接接触，减少缝隙泄漏。 ——采用双排紧固，宜将两排紧固点错开分布。 机箱、机柜的电磁屏蔽机箱、机柜的电磁屏蔽 ▲通过导电衬垫接触的缝隙：对可拆卸式或活动接缝，或受条件限制不允许有太多紧固点时，可在缝隙处安装屏蔽材料。 ——影响屏蔽效能的因素：电磁波特性；零件与屏蔽材料间的接触阻抗；屏蔽材料的电导率。 ——接触阻抗越小，屏蔽效能越高。应选用导电性良好的屏蔽材料、采用合适的安装形式，对屏蔽材料施加足够的压缩量，以获得屏蔽材料与零件之间较低的接触阻抗。 ——导电衬垫的选用要综合考虑：屏蔽、防腐蚀、可维修性等要求。 机箱、机柜的电磁屏蔽机箱、机柜的电磁屏蔽电磁密封衬垫缝隙图 4－4 缝隙屏蔽机箱、机柜的电磁屏蔽机箱、机柜的电磁屏蔽 ▲图4－5 导电衬垫的安装：机箱、机柜的电磁屏蔽机箱、机柜的电磁屏蔽●箱柜常用屏蔽材料 ▲导电布（化纤镀金属导电布）：有半（椭）圆形、腰圆形、矩形、方形、C形等。C形常用于机柜门、插箱门等需要较大压缩量的屏蔽场合。 ▲可压缩的编织金属丝网衬垫(带橡胶芯的和空心的)：例如用于屏蔽电缆夹线结构。 ——优点：弹性大（所需压力小），接触点多，可在多种厚度和弹性度变形条件下使用，还可与氯丁橡胶、硅橡胶配合使用。 ——缺点：不宜在薄片状态下应用（难以制成复杂的形状），厚度必需在1mm以上，大多数抗腐蚀效能差。 机箱、机柜的电磁屏蔽机箱、机柜的电磁屏蔽 ▲接触簧片(铍青铜)：有指形、C形等多种截面 ——适合于滑动接触。 ——常用于插箱、插件、机柜、钣金面板的屏蔽。 ——安装结构不良时易损坏，接触面较少。 ——簧片应安装在一个凹入的或内侧凸缘内，以减少受 到机械损伤的可能性。 ▲导电橡胶(有不同导电填充物)： ——优点：可实现导电性和流体密封的组合。 ——缺点：几乎无插入损耗，射频性能较差。 ——有圆形、D形、环形等。异形用于室外机柜密封， 既可防水，也可以屏蔽。 ▲软金属：在小尺寸情况下，价格最低；受冷变形，弹 性差。机箱、机柜的电磁屏蔽机箱、机柜的电磁屏蔽▲螺旋管衬垫(不锈钢的和镀锡铍铜的) ——优点：沿螺旋弹簧轴线方向即使只加0.2g/cmd 压力，仍保证导电性，弹簧直径可大到5cm。 ——缺点：对薄板状态的接缝不适用（许多复杂形状不能制作）振动冲击时电接触性能不稳，目前，最小直径只能做到0.86mm。 ▲在硅橡胶里定向排列的金属线： ——优点：对射频和流体起组合密封作用，如果金属线末端是锐利的，则能有效地戳破防护层。 —— 缺点：在同样效果的衬垫中，它的尺寸可能较大。 机箱、机柜的电磁屏蔽机箱、机柜的电磁屏蔽 ▲用氯丁橡胶灌装过的铝屏蔽网： ——优点：导电性和流体的密封组合，是最薄的衬垫，可以切割成复杂的形状。 ——缺点：弹性特别差（法兰所需压力高）。 ▲带戳孔的黄铜或铍铜合金：最容易刺穿防护膜；实际没有弹性，一般不能重复使用。 ▲导电纸：导电纤维与木浆混合制成，可贴于塑料机壳内，在10～1000MHz，屏蔽效能为30～40dB。 ▲导电漆：喷涂固化后，表面电阻小,长期工作温度可达－5～90℃。用于塑料件盒体屏蔽。 ▲导电胶 图4－6 螺旋管电磁密封衬垫 图4－6 螺旋管电磁密封衬垫 null图4－7 编织网屏蔽衬垫null图4－8 金属丝屏蔽条null图4－9 编织网屏蔽衬垫null图4－10 屏蔽簧片null图4－11 屏蔽簧片null图4－12 导电布电磁衬垫 图4－13 导电布 图4－13 导电布机箱、机柜的电磁屏蔽机箱、机柜的电磁屏蔽●壳体孔洞屏蔽要求 ▲在1MHz～100MHz频率范围内，壳体上各种孔洞的电磁屏蔽性能应大于60dB。 ▲孔洞优选穿孔金属板或金属板作屏蔽材料，网眼孔洞大小应根据屏蔽体的屏蔽范围选取。安装时，屏蔽材料应与屏蔽体具有连续稳定的电连接。 ▲需屏蔽100MHz以上的电磁泄漏时，壳体上的孔洞应采用截止波导窗；波导窗单个孔眼的最大横向尺寸应小于最短抑制波长的1/5。波导窗与屏蔽基体连接的周边不得留下泄漏缝，并应有连续稳定的电连接。 ▲对于需要防止信息泄漏的观察窗、显示器，应用100目以上的夹网屏蔽玻璃屏蔽电磁辐射。 ▲出入壳体的通气、通水金属管道，不能直接贯通壳体壁面，应先在壳体外入口处接入绝缘转接头，再将贯通管道与机壳壁板焊接或可靠电连接。 ▲截止波导式的贯通孔内，不得穿过金属管线。机箱、机柜的电磁屏蔽机箱、机柜的电磁屏蔽●壳体孔洞的屏蔽 ▲丝网和穿孔板遮蔽，在一定工艺保证条件下，仍有采用价值。 ▲尽可能以一组小孔（如φ 6mm以下），取代大面积孔口，切忌开长条孔。 ▲在孔口遮盖金属网时需注意，普通编织金属丝网的网线交叉点电接触是不可靠的，会因氧化、腐蚀等原因，使屏蔽性能逐步下降。常规室内环境中，下降值可达－6dB/年。 ▲波导通风窗因其在微波波段屏蔽性能好，而且风阻远小于丝网或穿孔金属板而予以采用。 机箱、机柜的电磁屏蔽机箱、机柜的电磁屏蔽图4－14 截止波导结构 机箱、机柜的电磁屏蔽机箱、机柜的电磁屏蔽 ▲图4－15 正确和 不正确的屏蔽穿线孔 示例 为了进行机械和 电气连接，需在设备 封壳上开一些孔。机箱、机柜的电磁屏蔽机箱、机柜的电磁屏蔽图4－16 表头孔和钮子开关的防泄漏安装 机箱、机柜的电磁屏蔽机箱、机柜的电磁屏蔽 ▲通风口屏蔽：通常用穿孔金属板（板上开阵列孔）。 ——板的孔隙率在30～60％，可满足一般电子设备的需要；屏蔽性能一般在10～30/1GHz。 ——影响穿孔板屏蔽性能的最主要的以上是开孔最大尺寸。 ▲局部开孔屏蔽：指数量不多的开孔，如光纤出线孔、指示灯、拨码开关、调测孔、观察孔等。 ——开孔最大尺寸小于波长的1/20，屏蔽性能为20dB。 ——开孔最大尺寸小于波长的1/50，屏蔽性能为30dB。 ——示例：要求屏蔽性能为20dB/1GHz(波长为300mm)，局部开孔最大尺寸应小于15mm。机箱、机柜的电磁屏蔽机箱、机柜的电磁屏蔽●塑料件屏蔽 ▲有两种方案：内侧喷涂导电漆或内衬薄金属片。 ▲喷涂导电漆用于屏蔽性能小于15dB/1GHz场合。推荐选用Ag/Cu颗粒导电漆，其性价比较合适。 ▲塑料盒体与盒盖间接缝的屏蔽： ——方式1：盒体盒盖利用塑料件自身弹性保证缝隙接触，通过几个螺钉连接。简便，但难于保证缝隙的可靠接触，屏蔽性能不超过10dB/1GHz。 ——方式2：接缝处增加屏蔽材料，在盒体盒盖压紧后提供良好的屏蔽效果。其性价比良好。 ——方式3：盒体内侧固定的不锈钢片与盒盖（已喷涂导电漆）的内侧接触。屏蔽性能可达20dB/1GHz。 机箱、机柜的电磁屏蔽机箱、机柜的电磁屏蔽图4－17 塑料盒体盒盖缝隙常用屏蔽形式 图4－18 屏蔽（导电）与防水（不 导电）分开（空间紧张时，二者可 做在一根橡胶条上，一半导电，另 一半不导电。 ） nullnull ▲两个机箱之间用屏蔽电缆连接时，为使两个机箱之间的电位差尽量小,机箱与电缆屏蔽层之间的接续方式很重要。当一个机箱上发生10000V的静电放电时，另一个机箱上信号线与地之间的电压随着电缆屏蔽层的搭接方式不同而变化。实验时，发生静电放电一侧的机箱与电缆屏蔽层之间360o搭接，而另一端采取不同的搭接方式。 屏蔽层搭接方式 信号线对地之间的电压 无屏蔽层或屏蔽层与机箱不连接 ＞500V 屏蔽层用导线与机箱连接 16V 屏蔽层焊接到连接器上，连接器通过螺钉与机箱连接 2V 屏蔽层焊接到连接器上，连接器与机箱之间 360o搭接 1.25V * 屏蔽层直接与机箱360o搭接 0.6V 机箱、机柜的电磁屏蔽nullnullnullnull机箱、机柜的电磁屏蔽null▲确定尝试用两种解决方案： （1）将金属螺柱改为塑料螺柱，但是结构强度上要进行一步验证。 （2）将金属螺柱内缩，金属螺柱伸出了屏蔽体，等于破坏了屏蔽体的屏蔽完整性，将螺柱缩回屏蔽体内（如图2.35所示），可以保证屏蔽体的完整性，同时也不影响结构的强度。 ▲思考与启示 （1）避免悬空金属件的存在，“悬空”金属一定要接地或接“0V”处理。 （2）悬空金属会成为辐射的天线，即使不能成为天线也会成为很好的耦合通道。 机箱、机柜的电磁屏蔽null 机箱、机柜的电磁屏蔽null●散热器与ESD也有关系 机箱、机柜的电磁屏蔽null ▲处理措施：将散热器接至地平面就可以改变ESD干扰的传输路径，从而使芯片受到保护。图2.57箭头曲线表示散热器接地后的ESD干扰传输路径。 ▲思考与启示：对于PCB板上的金属体，一定要直接或间接地接到地平面上，不是悬空。另外，对于较敏感的电路或芯片，在PCB布局时尽量远离ESD放电点。 机箱、机柜的电磁屏蔽null●接地线接地不当引起辐射机箱、机柜的电磁屏蔽null▲思考与启示： (1)EMC设计三要素为屏蔽、滤波、接地，接地最为关键，接地不正确将造成滤波和屏蔽性能降低。 （2）对于具有整机屏蔽设计的设备，接地点应与屏蔽体相连，而且要保证屏蔽体与接地点等电位。 （3）解决电缆辐射问题可以先从两个形成辐射的必要条件入手。机箱、机柜的电磁屏蔽4.3 机箱、机柜的接地4.3 机箱、机柜的接地 4.3.1 接地类型及特点 4.3.2 接地设计原则 4.3.3 各种接地方法示例 机箱、机柜的接地机箱、机柜的接地●概述 ▲接地是最有效的抑制骚扰源的方法,可解决50%的EMC问题。在一定程度上，接地和搭接在电磁兼容中的作用比屏蔽更为重要。 ▲接地包括：接大地(安全接地),接系统基准地(参考接地，工作接地). ▲参考接地：为产品稳定可靠工作提供参考电平,为电源和信号提供基准电位.；系统基准地还可抑制电磁骚扰.外壳金属件直接接大地,还可以提供静电电荷的泄漏通路,防止静电积累。 ▲安全接地：包括保护接地（为故障电流进入大地提供一个低阻抗通道）和防雷接地（提供泄放大电流的通路）。 机箱、机柜的接地机箱、机柜的接地●接地线设置要求 ▲设备内应设置保持相对独立的3～5种地线：机壳地线（安全地线）、电源地线、数字信号地线、低电平模拟信号地、高电平模拟信号地，并尽可能进行空间隔离（包括对机壳绝缘）。在接地点汇集处，应能方便地断开，以检查各个地线系统隔离的完整性。 ▲在设备内部其它电路未接入前，各类地线间的绝缘电阻应大于20MΩ，与机壳间的绝缘电阻应大于100MΩ，不同类的地线应以不同的颜色及符号标志区分。 ▲设备内各单元同类地线间，应据信号流程的主从关系按树状结构连接，最后在“树根”部与其它地线汇集。 ▲接地系统内不同种类的地线之间连接时，需要考虑低通的高频去耦措施。机箱、机柜的接地机箱、机柜的接地▲每台设备，在外壳上配置一个绝缘的信号接地接线端，以便提供一条设备内部的信号参考点与设备低频接地网络互相连接的通路。 ▲图4.3－1低频设备的接地机箱、机柜的接地机箱、机柜的接地▲含有两台以上独立低 频设备的每个机架或 机箱要配置一接地母 线，此接地母线应与 机架或机箱绝缘。 ▲图4.3－2 机架或机 箱中低频信号接地母 线的安装机箱、机柜的接地机箱、机柜的接地●信号地线要求 ▲应根据信号频率及电平的高低加以分类，分组独立设置。每个单元采用单点接地，不同种类地线应采用多点接地方式，分别接入壳体内的信号接地汇流排。 ▲同类地线中连接点的搭接电阻小于2mΩ。设备信号地线根据系统要求与系统信号地线搭接，不破坏系统的单点接地。 ▲采用计算机数字交换制式的机柜，其信号地线必需采用多点接地，然后再统一接到计算机的接地系统。 ▲信号地线应尽可能贴近金属机壳内表面、绝缘安装。 ▲红/黑信号分流：对有保密要求(信号加密)设备（黑色设备）的地线，应与信号未加密的普通设备（红色设备）的地线分开，独立完成系统，具体要求见GJB/Z 25中15.6条和16.4条。 机箱、机柜的接地 ▲图4.3－3 机箱、机柜的接地 ▲图4.3－3机箱、机柜的接地机箱、机柜的接地图4.3－4 典型的红/黑信号参考分系统(高电平信号) 图4.3－5 防静电腕带防止静电损坏设备示意图机箱、机柜的接地机箱、机柜的接地●电源地线要求 ▲供电线应与返回线成对敷设，并纳入同一线扎。采用双股或多股绞线，效果更好。 ▲连接到各分支单元的地线应遵循短、直、宽的原则。 ▲具有交流和直流系统的产品,应分别建立交流,直流接地通路,并在接地平面上相互隔离,减少地线间耦合。 ▲直流供电系统,应使正极接地,以防止带电导线受到电化学腐蚀。 ▲电源地线上两点间的电压有几百毫伏至几伏的范围,对信号电平是非常严重的骚扰，因此, 电源地线不能用作信号地线。 ▲减小同一电源线上用电单元间的电源共阻抗耦合干扰，进入线路板前可增加去耦电容。 机箱、机柜的接地机箱、机柜的接地●安全地线要求 ▲单点接地：壳体必需保持电气的连续性（焊接为佳，铆接、螺接会留下隐患），并在机柜底部单点接地，以防止壁板上干扰电流经缝隙窜入机箱、机柜内部。接地电阻小于10mΩ。 ▲对角线配置的接地：产生射频能量的设备（如调制器、发射器），保持机柜箱体的等电位是首要的，应在其背部或底座的对角线位置安装两根搭接片。 ▲辅助接地：对机柜内电连续不稳定的导轨、旋转的门板、箱盖等结构，在滑动、转动处的电连接是不可靠的，应敷设辅助安全地线。可借助金属片搭接条或编织搭接带对滑动接点作并联保护处理。 机箱、机柜的接地机箱、机柜的接地 ▲地线应有足够的过载承受能力。正常工作时安全地线内不应有电流通过。 ▲防静电接地： ——电子设备防静电地线上应设人体接地腕带插孔，腕带中有1MΩ对地电阻（保护电阻，流过人体的电流在5mA以下），以防止机柜带电伤及人身或人体产生的静电泄放电流损及设备。 ——印制板周围，应敷设防止静电干扰的安全地线，并与机柜内的安全地线互连。 机箱、机柜的接地●接地方式 ▲设备悬浮地：设备的地线在电气上与参考地及其他导体相绝缘。 ——全浮地方式：地线均与大地绝缘，多用于小型、计算机系统以及飞机、车船系统。 ——单元电路悬浮地：单元电路信号地与参考地及机箱绝缘。 ——悬浮地容易产生静电积累和静电放电.易遭雷击。通常在悬浮地与参考地之间接进一个阻值很大的电阻以消除静电积累。 机箱、机柜的接地机箱、机柜的接地机箱、机柜的接地 ——半浮地方式：将设备 机壳与大地连接，而将数 字逻辑电路的参考地浮空。 是恶劣环境下计算机应用 系统常采用的方法。模拟 量输入通道最好与CPU部 分隔离，而单独构成一 个接地系统，并用一只 2～4μV的电容，将这 个接地系统接到机壳 接地点上去。 图4.3－6系统半浮地接地 null ▲单点接地（f<1MHz)： ——各电路接在同一点,提供公共电位参考点.若没有公共电位参考点,就会出现错误信号传输. ——并联单点接地：每个电路模块都接到一个单点地上，每个单元在同一点与参考点相连。 ——多级电路的串联单点接地：接地点应选在低电平电路的输入端，使其最接近参考地。若把接地点移到高电平端，则 输入级的地对参考地的电位差最大，是不稳的。 机箱、机柜的接地▲图4.3－7 单点接地▲图4.3－7 单点接地123123串联单点接地 优点：简单 缺点：公共阻抗耦合,引起骚扰传播.并联单点接地 优点：无公共阻抗耦合 缺点：接地线过多I1I2I3I1I2I3ABCABCR1R2R3机箱、机柜的接地 null▲图4.3－8机箱、机柜的接地▲多点接地（f>10MHz)： ——就近接地,每条地线可以很短,提供较低接地阻抗 ——设备中的电路都就近以机壳为参考点，而所有机壳又以地为参考，使接地引线长度最短。 ——信号频率在1-10MHz之间，当地线长度不超过 /20时，可以采用单点接地，否则就要多点接地。当地线长度可以与/4相比拟时，成为终端短路的/4传输线，等效为开路，阻抗增大。 机箱、机柜的接地机箱、机柜的接地 ▲混合接地： ——使用电抗元件使接地系统在低频和高频时呈现不同特性。 ——电子设备的混合接地把设备的地线分成两类：电源地与信号地。设备中各部分电源地线都接到电源总地线上与信号总地线汇集到公共参考地。 机箱、机柜的接地null ▲屏蔽地: ——不能将屏蔽体本身作为回流导体,接地汇流排或接地平面只有一点与屏蔽体相连。 ——当屏蔽电缆长度小于其工作波长的3/20时,为低频电缆. 低频电场屏蔽要求在接收端单点接地; 低频磁场屏蔽要求在两端接地. . ——当屏蔽电缆长度大于其工作波长的3/20时,为高频电缆, 要求多点接地, 在两端接地外,并以3/20或1/10工作波长的间隔接地。 ——屏蔽电缆的接地应360度搭接,构成哑铃形结构,成为屏蔽机壳的延伸. 机箱、机柜的接地4.4 机箱、机柜的搭接 4.4.1 搭接及其设计原则 4.4.2 搭接方法及其选用 4.4.3 搭接接触腐蚀 4.4.4 机箱、机柜中的搭接结构示例 4.4 机箱、机柜的搭接机箱、机柜的搭接机箱、机柜的搭接●搭接及其设计要求 ▲搭接是实现接地的途径，在电子设备构件之间建立一条低阻抗连接通路。 ▲结构件往往是各种干扰电流、故障电流的回流通道，要求它是一个低阻抗通道，各构件间应搭接良好。 ●搭接设计一般要求 ▲搭接面具有良好的导电性： ——结构件搭接表面和电缆连接端子应是导电的或经过导电工艺处理的。 ——目前常用的不锈钢，铜合金，钢板镀锌钝化、镀镍处理，铝板导电氧化处理，接线端子表面镀锡处理等都符合要求机箱、机柜的搭接机箱、机柜的搭接 ▲搭接表面应清洁干净： ——表面无任何外界杂质（如污物、粉尘、防腐剂、其它非导电材料），以及不导电的膜层（如油膜、油漆、阳极氧化层、及其它金属氧化膜）。 ——基体清洁表面应比搭接面周界扩大3mm以上。 ——如用机械方法清理，应避免除去过多金属材料或留下深痕，最后应用细于400粒度的金相砂纸磨光金属表面。 ——表面在机械和化学溶剂清洁处理后，应保持搭接面干燥，并在30min内完成后续搭接工序。若清洁与装接之间超过2h，则需做临时保护涂膜。搭接完成后，应对搭接头进行表面防护处理，以便与原来的表面处理相匹配。机箱、机柜的搭接机箱、机柜的搭接 ▲采用面接触形式实现搭接： ——原则上禁止通过螺纹、铆钉等方式实现搭接，它们只是用于紧固。 ——有相对运动的零部件，不得依靠导轨、轴销等活动连接方式进行搭接，必要时可通过接地电缆实现搭接。 ▲搭接要有足够的紧固力： ——紧固件必须能施加足够的压力，以便在环境中出现变形应力、冲击和振动时，仍能保持表面的良好接触。 ——可以采用螺钉、铆钉焊接等紧固方式。螺钉连接的扭矩应符合有关工艺文件的规定，并采用可靠的防松结构。 机箱、机柜的搭接机箱、机柜的搭接▲不能通过金属与金属直接接触而形成连接，必须使用辅助带或搭接条。 ▲图4.3－9 搭接条的允许和不允许使用方法(MILp424)机箱、机柜的搭接机箱、机柜的搭接▲图4.3－10 各种搭接示例机箱、机柜的搭接机箱、机柜的搭接▲图4.3－10 各种搭接示例机箱、机柜的搭接机箱、机柜的搭接●直接搭接的方法 直接搭接可能是永久性的或半永久性的。不要求拆卸或不容易接近的连接点，应进行永久性连接。 ▲熔接：熔接是理想的连接方法，其纯电阻为零；机械强度高，耐腐蚀，接头寿命长。 ▲钎焊：包括银焊，接头电阻为零，但使用与原连接构件不同的金属，需采取附加措施保护接头免受腐蚀。 机箱、机柜的搭接机箱、机柜的搭接▲软焊：连接电阻为零。 ——焊点的熔点低，不适用于出现大电流的场合，不允许用在故障保护接地电路和雷电保护电路上。 ——焊点机械强度低，不宜承受机械负荷。 ——还应考虑到焊点冷却过程中的结晶趋向，应采取适当防护措施。 ——还可用于连接屏蔽的接缝；结合机械紧固件，增强由紧固件所建立的通路；可产生一种隔挡层，以防止潮气和污物渗入配接表面。 机箱、机柜的搭接机箱、机柜的搭接 ▲螺栓连接： ——螺栓仅用作一个两国间，提供紧固力，它并不一定是导电的，主要电流通路是搭接界面。 ——不能采用自攻螺钉。 ——紧固件的尺寸、数量和间隔应满足整个搭接面所需的压强。当搭接面比较大，而需过高压紧力是，可使用两个意识到螺栓。 ▲导电粘合剂： ——是一种具有两种成分的银粉填充热固性环氧树脂。用于配接表面，可产生一种低电阻的连接。 ——用于螺栓连接中可提供有效的金属般连接桥路，既具有高的防腐蚀能力，又具有高的机械强度。机箱、机柜的搭接机箱、机柜的搭接▲铆接： ——缺乏螺接的灵活性，又不能产生由焊接获得的连接表面的防腐保护。其主要优点是施工效率高。 ——通过铆钉的电流通路，是铆钉体与连接构件之间的界面，铆钉孔的尺寸必须保证在装配后与铆钉形成紧配合。在构件的铆钉孔内必须无油漆、腐蚀物质或其它非导电材料。 ——用于屏蔽体的铆钉间的最大间距为2cm或更小。比较薄的金属片的铆接，可能会引起金属片的翘曲，而造成射频能量泄漏，应缩小铆钉间距；最好采用某种形式的导线网格或导电的环氧数值填塞缝隙。 机箱、机柜的搭接机箱、机柜的搭接●搭接的防腐蚀 ▲接触面采用不同金属配对时，会产生接触腐蚀，影响搭接的可靠性。 ▲最好由同种金属或镀覆层配对实现搭接。 ▲异种金属搭接是，要求二者间的标准电位差为： ——构件表面直接暴露在自然环境中：应小于0.25V。 ——构件表面不直接暴露在自然环境中：应小于0.6V。 ▲当不同金属间的搭接不可避免时，阳极构件尺寸应选得大一点，阳极面积加大，可延缓电化腐蚀。 ▲需对搭接点提供保护，油漆应覆盖搭接的两个构件，涂覆层应始终保持良好状态，彻底隔离水气、盐雾，使不相容金属失去构成原电池的必要条件，腐蚀可得以有效控制。需定期对接点机箱检验、测试和维护保养。 机箱、机柜的搭接机箱、机柜的搭接●机箱、机柜的若干搭接技术 ▲以良好搭接的机架（例如上下围框与立柱通过螺栓或焊接连接）作为搭接的参考地平面 ▲需安装滤波器、屏蔽电缆夹线装置、接地铜条等的底板可采用电解板或钢板镀彩锌处理。底板与机架用螺钉多点连接。 ▲前后门、侧门与机架间用接地线搭接，各门上焊接M6接地螺钉。 ▲对于屏蔽机柜，如果门和侧门与机架之间的屏蔽处理是采用导电布、金属丝网等电阻比较大的材料，无论门是否需开合，均需有接地线连接。 机箱、机柜的搭接机箱、机柜的搭接 ▲对于屏蔽机柜，如果在正常情况下，后面、侧门是不开合的，而且与机架之间采用簧片、螺旋管等纯金属材料，可不加接地线连接。 ▲机柜内不允许有大的悬浮金属体，机柜内滑道、绑线条等，都应与机架良好搭接。 ▲插箱通过凸缘与机柜的内立柱之间，必须是面接触，同时应通过接地线与机架或机柜内汇流条连接。 ▲并柜时机柜的搭接：不应仅通过并柜连接板实现搭接，必须通过接地线或接地铜排将两个机柜的汇流条或机架连接起来，实现两个机柜的等电位。 ▲外部接地线一般与机架或机柜上接地铜排连接。 ▲滤波器与结构壳体之间的搭接电阻不大于0.1Ω。布局、布线和接插布局、布线和接插●布局原则 ▲合理布局：使相互干扰减小到最小程度，而又费用增加不多。包括各单元间的相对位置和电缆走线。 ▲使感受器与干扰源尽可能远离。 ▲输出与输入端口妥善分隔。 ▲高电平电缆及脉冲引线与低电平电缆分别敷设。 ●布线 ▲电缆应遵循分类隔离的敷设原则，根据其传输信号的性质分类、选用。 ▲布线设计前必须对可能出现的信号串扰进行预测。 ▲抑制低频磁场干扰，优选双绞或三绞线。 ▲线缆进入机柜前，相对成束集中；进入机柜后，应尽快在机柜内按类分散敷设。 布局、布线和接插布局、布线和接插 ▲在机柜内敷设线扎时，数字信号线、模拟信号线、电源地线、信号地线应分类集中，不同类的线扎之间必须留出必要的空隙。 ▲机柜内的布线应具有清晰、牢固的识别标志，并便于检查、更换和维修。 ▲机柜内部连接活动单元的拖带电缆，优先采用可折叠式电缆托架，其两端应分别与箱壁及活动单元搭接，对于有干扰抑制要求的拖带电缆，推荐用一组两端接地的扁平带状电缆或金属箔带与其平行敷设。 ▲门的开启过程中，线扎及其端接头不应受到明显的拉力。插箱在插拔过程中不应出现电缆过度卷曲、缠绕及擦伤。 布局、布线和接插布局、布线和接插 ▲敏感电缆不得靠近门、窗、孔等部位，并远离强干扰电缆。 ▲不应将信号电缆与电源线安排在同一扎中或互相靠近；同类电缆中传输信号电平之差超过40dB时不得紧靠敷设；信号线必须与电源线交叉时，应彼此正交跨越。 ▲当强干扰电缆与极敏感电缆在同一机柜内时，至少应将其中之一置于金属导管内。 ▲信号电缆和控制电缆应避免使用公共回线。 ▲当线缆需要穿过长金属电缆管内加以屏蔽时，应采取有效措施防止屏蔽管搭接时损伤内部的电缆。 ▲计算机地线系统内任何两点之间的直流电阻应不大于5mΩ；地线系统中分支接地转接器的搭接直流电阻应小于0.5mΩ。布局、布线和接插布局、布线和接插●接插 ▲互连线应有清晰的颜色和标志，互连接点应有可维修性。 ▲应采用浮动安装结构的接插件（或浮动式插针座），并在插头座之间采用锁紧措施。 ▲接插件的屏蔽外罩必须具备射频密封和水密封的功能，应保证屏蔽外罩先行接触，形成完整的密封屏蔽壳体。 ▲对传输宽带信号的同轴电缆，其插座屏蔽层应采取低频单端接地高端两端接地的特殊形式。 布局、布线和接插布局、布线和接插 ▲应确保射频插座安装底面与主壳体表面的射频密封。 ▲插头屏蔽外罩与电缆屏蔽护套之间应实施完整的周边搭接，不应采用辫状线形式接地。以绝缘材料填充电缆与屏蔽壳体之间的空隙时，不得破坏电磁屏蔽的连续性。 ▲在接插件内部应合理双绞地线、电源线、信号线插针相对位置的配置。接插件中插针的冗余设计，应包括地线插针。