电子设备结构与电磁兼容优化设计

    张铜 白宗旭 李佳

    摘 要：电磁兼容性在电子设备中占有重要的地位，电磁干扰直接影响到设备能否可靠的工作。电子设备结构设计的优劣可能对产品产生重要的影响，关系到产品的整体性能的好坏。通过对结构进行优化设计可以提高电子设备电磁兼容能力，使产品变得更为可靠。本文主要对电子设备结构设计中的电磁兼容性进行详细的研究分析，总结出一些科学合理的优化设计方法，促进电子设备的安全高效使用。

    关键词：电子设备结构;电磁兼容;优化设计

    0 前言

    随着科學技术的发展，各行业电子设备自主研制效果已变得越来越好，对电磁兼容的设计要求也越来越高。在产品设计时，结构设计师更加关注电子设备结构本身的力学性能、散热能力，对电磁兼容性能关注较少，行业内业缺少通用的解决方案。随着我国电子技术的不断发展，电子技术在各行各业中的应用越来越多，电子技术促进了电子设备的开发和设计，电子设备的工作频段变得越来越宽，但是由于电子设备内部的电磁环境复杂，这就需要对产品或装备的电磁兼容性进行优化设计。本文重点研究电子设备的结构及其电磁兼容的优化设计方案，让电子设备能够更好的适应不同条件下的电磁环境，从而使电子设备能够更加高效、稳定的运行。

    1 电磁兼容的概念

    （1）概念。电磁兼容简单来讲就是说当电子设备处于正常工作的时候，设备内部或外部的复杂电路会对设备某些部分产生电磁干扰。而电磁兼容良好是指设备在内外部存在电磁工作的环境下不会对本身设备产生影响，仍旧能够正常工作。这就要充分考虑电磁兼容影响，保证电子设备的运行工作效率。

    （2）电磁兼容三要素。电磁干扰是由电磁干扰源、传播途径、敏感设备着三个方面组合产生。同理，要规避相关问题，也需要我们能具体分析这三个方面的原因，切断或尽量阻隔其连接途径或存在方式，尽可能的将要素的影响力降低或消除，从而实现较好的电磁兼容性，使设备较好的运转。

    2 电磁兼容研究的意义

    如今人们的生活之中，处处存在着电子设备，电子设备的正常运行，是与电磁兼容分不开的。电子设备已经成为我们生活一个不可替代的工具，所以如果电子设备出现了任何的差错，就会导致各行各业的损失，也会对电子行业产生巨大的负面影响，阻碍行业的正常发展。因此，在研发电子产品时，要慎重、全面评估电磁兼容的产生可能性、规避方法和容差设计，利用预计分析或仿真评估手段来研发相关产品，从而有效规避电磁干扰风险，提高产品的环境适应性。我们期望达到的最理想状态，应该做到即使有足够量的外在或内在电子设备同时工作，我们关注的设备依然能较好的保持良好性能工作。而减轻电磁干扰的措施中，可以合理的接地和电磁屏蔽，将外界的干扰进行引导和消除，将电磁干扰传导到地面，避免电子设备相互之间的影响等。

    3 电子设备结构中电磁兼容的优化设计

    在电子、电气结构设计中，常用的规避措施主要有：采用隔离滤波设计，实现良好的接地环境，做好电磁干扰屏敝设计，三维合理工艺设计布局等。

    3.1 滤波设计

    电磁滤波就是指通过压缩信号回路进而来控制和影响电磁兼容的方法，在使用电磁滤波的时候可以充分的抑制外界的干扰因子，也可以有效的控制干扰源谱分量对电子设备的影响。电磁滤波可以减轻电磁的干扰的原理是它可以滤掉干扰信号中一些特殊的波段频率。所以，可以充分利用这一点，在电子设备设计中加入对于电磁滤波的使用。每一个电子设备在使用的过程中都会产生一些比较强的干扰信号，而这些干扰信号就会沿着电路和信号线等途径对整个电路造成极大的影响。应用电磁滤波的时候也要充分的考虑所有滤波器装置是否连接成功，只有正确、完整的电磁滤波才能优化电磁兼容，提升电路的整体运行水平。

    3.2 接地设计

    接地技术也是电子设备结构设计中一个重要的技术，将信号源和电源进行的回路进行结合。电磁兼容的核心就是运用接地技术来减轻电磁干扰。在利用的时候要注意接地操作的标准，接地的方式和接地点都是会对电子设备的运行产生影响。要将电子设备的金属外壳通过导体连接到地保障安全和效率。因为接地技术可以阻碍外界电磁的干扰，所以将电子设备的机壳连接到地，向地面释放电荷，防止电压过大产生漏电，提高电磁兼容，对电子设备进行有效的保护。

    3.3 屏蔽结构设计

    电磁屏蔽就是对多个电子设备之间利用金属导体进行屏蔽，让整个电磁场和电磁波都得到控制，使得每一个电子设备都相互独立。

    结构设计时，应该选取导电性能优越的金属材料如铝合金、铜、钢等，在碳纤维中铺设铜网，也能达到一定的电磁屏蔽效果。然而，具体的屏蔽效果与材料厚度、搭接、接地方法有关。机箱、机柜等结构产品在设计时，需严格考虑接缝的处理，尽可能减少缝隙，严格控制结合面的加工精度、平整度等，必要时可采取增加导电橡胶条或导电衬垫方式。对于模块、组件级产品，也可以采用激光封焊或采取导电胶填充缝隙等方式进行结构屏蔽。

    4 结语

    综上所述，电子设备在不断的进行完善和发展，而电子设备相互之间的电磁兼容也变成了行业考虑的重点。电子设备正常运行的前提就是电磁兼容，因此在电子设计的时候要考虑到这一点，提高设备之间的电磁兼容。目前电子行业在这方面的设计中还存在着许多的难点和局限性，需要更完善的设计和逐渐摸索，根据实际的需求来设计电路，选择实现合理的实现电磁兼容的方法，提高电子设备运行的效率。

    参考文献：

    [1]蔡林，曾立英，苏邦伟，唐晗翔.电磁兼容检测分析及优化整改思路[J].通信电源技术，2018，35（08）：168-169+171.

    [2]王子元.基于EBG结构的高频电路信号完整性及电磁兼容优化设计研究[D].中国民航大学，2018.

    [3]董梁，金善益，任珺.电磁兼容检测与优化的研究[J].通讯世界，2017（21）：205-206.

    [4]许京.用电信息采集终端的电磁兼容设计与试验研究[D].华北电力大学（北京），2017.

    [5]吕明珠.速度传感器的电磁兼容优化设计研究[J].电气开关，2016，54（01）：14-16+20.