通信设备电磁兼容的机械结构设计及应用

2022-09-01景宏伟

通信电源技术 2022年9期

景宏伟

（中国电子科技集团公司第五十四研究所，河北石家庄 050000）

0 引言

随着科技的不断发展，大量通信设备投入到使用，为人们的生活工作带来了极大便利。但是通信设备在电磁兼容方面却存在着较多问题，电磁设备极易受到周围环境的影响，难以稳定运行。通过综合分析电磁干扰相关因素，对电磁兼容性加以研究分析，利用合理的机械结构设计防止通信设备受到电磁干扰，提高通信设备的电磁兼容效果。

1 通信设备电磁干扰成因分析

1.1 内部因素

1.1.1 电气操作

通信设备大多是以开关进行操控，操控过程中容易产生电磁干扰。若是在这一过程中产生了高频电流，则通信设备中会出现宽频谱干扰，对通信设备的运行十分不利[1]。此外，若设备中存在其他故障，同样会出现干扰问题。

1.1.2 系统短路故障

通信设备在使用过程中受到外界的影响会出现短路现象，从而产生大电流。大电流经由接地点传入到接地网便会引发电位升高现象，对通电设备产生干扰，直接影响到通电设备的稳定运行。

1.1.3 静电放电

在通信设备长期使用过程中，内部容易产生静电，若未能及时导出这些静电，则会导致通信设备内部元件发生故障[2]。相对来讲，静电大多放电时间较短，但是其幅值较高，严重情况下会导致通信设备失灵。

1.2 外部因素

1.2.1 雷电天气

天气因素一向不可控，尤其是雷雨天气极易引起通信设备故障。在雷雨天气中，感应雷往往更易引发电磁干扰。通信设备受到感应雷影响时会产生大电流，之后经由地线传输。传输过程中容易使相应设备的电位上升，进而使通信设备内部的电位升高，最终导致通信设备受到不良影响，引发故障[3]。

1.2.2 低频干扰

通信设备由电容、电阻等多种元件组成，在运行过程中容易产生工频磁场，同时会产生局部放电现象，最终导致电磁干扰（见图1）。此外，通信设备运行过程中，相应的元器件会产生过电压等问题，最终影响到设备运行[4]。如果通信设备受到干扰而发生故障，那么会对用户带来较多不良影响。

图1 常见电磁干扰源

2 通信设备电磁兼容设计原则与内容

电磁兼容通常是通信设备的核心，能够有效维持其合理使用并提高电磁抗干扰能力，防止外界各项因素对其造成影响，同样能够保证通信设备的稳定运行。电磁兼容能够将受到的干扰进行协调，降低因干扰所形成的故障，提高设备的可靠性[5]。因此，对电磁兼容进行设计还需要考虑到干扰源、干扰途径等多种因素。

选用合适的机械结构设计，能够有效提高电磁兼容性，同时能够延长通信设备的使用寿命，增强设备使用稳定性。在设计过程中需要遵循基本的接地原则有效设置电磁兼容节点，同时采用合理的屏蔽或滤波方式对干扰源加以处理[6]。电磁屏蔽原理如图2所示。在接地设计中，可以将地线作为信号流回源的低阻抗路径，防止静电累积发生事故。同时，该设计能够降低触电风险，解决雷电所带来的电磁干扰问题。在屏蔽设计方面，选用合理的屏蔽材料，并利用涂层技术进行处理[7]。

图2 电磁屏蔽原理示意图

3 通信设备电磁兼容的机械结构要素

通电设备直接关系到人们生活的质量，需要对此类设备不断更新优化，以满足人们的需求。通信设备在使用过程中极易受到电磁干扰，对此需要优化其内部的电磁兼容机械结构，从干扰源、干扰途径等多个角度进行分析，保护设备元件，减少电磁干扰。

在对通信设备电磁兼容的机械结构进行设计时，从选择电磁控制地域、进行电磁兼容管理两方面着手，满足电磁干扰源、电磁干扰途径等的折叠要求，同时利用各项技术降低电磁干扰[8]。工作人员需要对电磁干扰源进行合理分析和充分研究，以此设计出能够降低干扰的电磁兼容结构。为了防止通信设备受到人为干扰，需要对工作人员的行为加以限制。采取合理的组织措施，优化并完善技术规范，对电磁环境进行分析，最终合理开展电磁兼容管理。在电磁兼容研究过程中，还要将重点放在设备的测量中，以便针对性地提出设计方案。综合考虑造成电磁干扰的各种因素，设计过程中需要明确通信设备电磁兼容的各项指标，以便将干扰控制体系分别放置在合理的单元电路中。此外，要做好验证工作，通过各项实验验证电磁兼容设备的抗干扰能力，判断其是否达到预期标准。如果发现电磁兼容设计中存在问题，需要及时找到问题原因并加以解决[9]。通过充分了解通信设备电磁兼容的机械结构要素，能够更有效地提出设计方案，在有效减少电磁干扰的情况下，提高通信设备运行的稳定性。

4 通信设备电磁兼容的机械结构具体设计

4.1 前面板的电磁屏蔽

随着科技的不断发展，通信设备更新换代速度越来越快，可视化、智能化已经成为通信设备的主流发展趋势。在电磁兼容机械结构中，可以在设备前面板设置相应的显示屏、键盘以及开关灯元件等。为了提高前面板的电磁兼容性，需要采用合理的建设材料。一般来讲，经过电氧化处理的铝板材料具备较强的电磁兼容性，可以投入到前面板的建设中。此外，可以采用屏蔽玻璃，一方面加强对显示屏的保护，另一方面对电磁干扰进行屏蔽。屏蔽玻璃往往是在普通透明玻璃上增加金属丝网，为了提高其稳定性，可以利用压条将金属丝网压实。为了保证薄膜键盘具有较强的屏蔽性，可以在其后部安装挡板。前面板上的指示灯大多采用外小内大台阶孔设计，不仅能使显示界面更加清晰明确，而且还能起到屏蔽电磁干扰的作用[10]。在开关设计方面，可以将铝镀银导电衬垫放于开关表面，从而有效屏蔽电磁干扰。

4.2 箱体的电磁屏蔽

通信设备生产时往往会用到焊接等技术，若是焊接等操作出现不当将会导致通信设备箱体中存在缝隙，从而引发电磁泄露问题。一旦电磁出现泄露，就会引发干扰，导致电磁兼容设备难以屏蔽不良干扰。为进一步强化电磁兼容效果，需要合理设计箱体内部的电磁屏蔽结构。具体设计时，可以在机箱与前面板接触的地方增加凹槽，凹槽内部可以放置相应的金属编制丝网衬垫。为了防止热量集中导致局部过高，在机箱内部设置相应的通风孔和其他通风散热装置，如流风机、通风波导板等。此外，为了防止对箱体开关进行操作时产生电磁干扰，可以安装相应的铝镀银导电衬垫。

4.3 盖板的电磁屏蔽

在设计中增加盖板，以便今后对其加以维护。盖板设计中同样涉及电磁泄露问题，需要选用合适的盖板材料，一般可以选择已经经过导电氧化操作的铝合金材料。通电设备盖板和箱体之间的接触同样容易引起电磁反应，对此可以设置相应的青铜指形簧片。为了更好地保证机箱的散热性，还需要在盖板上增加通风口。

4.4 电源抗干扰

若是电源出现耦合作用，同样会导致电磁干扰，对通信设备造成不良影响。在对电源进行设计时需要全面考虑电磁兼容性，将其放置在机箱左侧空间内，同时利用隔板将电源与其他元件隔开，以便降低电磁干扰。

4.5 机箱接地

机箱接地设计也是通信设备电磁兼容机械结构设计的重点，当前常用的接地方式包括保护性接地和功能性接地。工作人员需要针对具体情况选用合适的方式，以便更好地发挥出不同接地方式的性能，有效降低相应干扰。利用接地设置能够有效提高通信设备的电磁兼容性，保证各个地方电位的合理性，降低电磁干扰，促进通信设备的稳定运行。