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    技術(shù)文章

    EMI傳導(dǎo)屏蔽室(電磁兼容屏蔽室)

    閱讀:1293          發(fā)布時間:2010-10-4
    電磁兼容屏蔽室方案
    本公司承建電磁兼容屏蔽室,屏蔽機(jī)房等工程
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    一、屏蔽機(jī)房建設(shè)的重要性
           隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展,信息化建設(shè)日新月異,計算機(jī)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)遍布各個角落,隨之而來的系統(tǒng)安全問題也提到議事日程上來,計算機(jī)房的屏蔽就是保證系統(tǒng)安全要求解決的問題之一。現(xiàn)在各政府部門、企事業(yè)單位,特別是涉密部門對計算機(jī)系統(tǒng)的安全越來越重視,為防止信息泄露或系統(tǒng)被干擾,對屏蔽機(jī)房的建設(shè)要求增加,也提高了屏蔽工程在機(jī)房系統(tǒng)工程建設(shè)中的比重。
    二、屏蔽機(jī)房的建設(shè)
    1、屏蔽的概念
         為了防止靜電的、磁場的、火電磁場的相互感應(yīng)所采取的方法和措施就稱之為屏蔽。其目的就是把電子設(shè)備或電子組件所產(chǎn)生的電磁干擾限制在某一區(qū)域或保護(hù)電磁敏感設(shè)備不受外界電磁的干擾。
    2、屏蔽的基本分類
    1)靜電屏蔽
    靜電屏蔽防止靜電耦合干擾,是指對靜電場的屏蔽,即利用低電阻率導(dǎo)體材料做成容器,把電力線限制在容器內(nèi)部,也可以使外部電力線進(jìn)不到容器內(nèi)部。在靜電屏蔽時,屏蔽導(dǎo)體必須接地,屏蔽體和接地線都是具有良好導(dǎo)電性能的金屬材料。
    2)電磁屏蔽
    電磁屏蔽防止高平電磁波干擾,用于抑制噪聲源和敏感設(shè)備距離較遠(yuǎn)時通過電磁場耦合產(chǎn)生的干擾。電磁屏蔽必須同時屏蔽電場和磁場,通常采用低電阻率的導(dǎo)體材料。空間電磁波在射入到金屬體表面時會產(chǎn)生反射損耗和吸收損耗,使電磁能量被大大衰減,從而達(dá)到屏蔽的目的。在電磁屏蔽時,屏蔽體本身可以不接地,但為了避免發(fā)生靜電耦合,所以電磁屏蔽導(dǎo)體一般也做接地處理。
    3)磁屏蔽
    磁屏蔽是防止低頻的磁場感應(yīng),屏蔽較困難,通常采用高導(dǎo)磁率和低電阻率的金屬材料構(gòu)成具有一定厚度的殼體,以便將磁力線限制在磁阻小的屏蔽體內(nèi)部,防止磁場的擴(kuò)散,這就是磁屏蔽的基本原理。與電磁屏蔽類似,在磁屏蔽時,屏蔽體是否接地不影響屏蔽效能,實際結(jié)構(gòu)為了防止靜電感應(yīng),屏蔽體一般都接機(jī)殼(安全接地)。
    3、屏蔽機(jī)房的組成
    屏蔽機(jī)房由屏蔽殼體、屏蔽門、電源濾波器、濾波器、信號濾波器、通風(fēng)波導(dǎo)和截止波導(dǎo)管等組成。
    1)屏蔽殼體
    電磁屏蔽機(jī)房采用冷軋鋼板焊接式結(jié)構(gòu)。屏蔽殼體骨架用槽鋼、方鋼和型鋼焊成網(wǎng)格,地面、墻面和頂部分別用厚度2~2.5mm的冷軋鋼板焊接而成。具有很高的強(qiáng)度和剛性,完起到物理防護(hù)和電磁防護(hù)的作用。
    2)屏蔽門
    屏蔽室性能的好壞,其主要因素取決于是否有一個高性能的屏蔽門,屏蔽門是通過利用簧片與門板上的“刀”壓接,從而使泄漏的電磁波的路徑增大,達(dá)到防漏的要求。
    3)電源濾波器
    濾波就是利用器件的頻譜特性,控制有害干擾的流向或吸收干擾以達(dá)到控制干擾的目的。濾波技術(shù)是抑制傳導(dǎo)干擾的主要手段之一,也是提高電子設(shè)備抗傳導(dǎo)*力的重要措施。
    4)通風(fēng)波導(dǎo)
    通過計算風(fēng)量,選擇通風(fēng)波導(dǎo)面積和數(shù)量,在屏蔽殼體上安裝六角蜂窩狀的通風(fēng)波導(dǎo)窗。通風(fēng)波導(dǎo)窗是按照微波理論(截止波導(dǎo))及嚴(yán)格工藝,用模具制成六角蜂窩狀截止波導(dǎo)管通過真空鉛焊接構(gòu)成。
    使用頻率:10kHz~10GHz
    屏蔽效能:100dB
    5)截止波導(dǎo)
    f=17.5/d
    式中:f—截止頻率。
    d—圓波導(dǎo)管內(nèi)的直徑。
    對綜合布線系統(tǒng)采用光纜進(jìn)入屏蔽機(jī)房的方式,光纜通過波導(dǎo)管進(jìn)入屏蔽機(jī)房,其波導(dǎo)管的長度L大于6d。在屏蔽機(jī)房通過光端機(jī),將電信號變成光信號,再將光纖穿過截止波導(dǎo)管, 在屏蔽機(jī)房外將光信號變成電信號。
    4、常見的屏蔽材料
    1)橡膠芯編織網(wǎng)屏蔽襯墊
    橡膠和金屬絲可選(蒙乃爾絲、鍍錫鋼芯銅絲),應(yīng)用于機(jī)箱、機(jī)柜縫隙屏蔽、屏蔽室和屏蔽方艙。有溝槽安裝和表面貼裝兩種方式。
    2)導(dǎo)電橡膠屏蔽襯墊
    A、導(dǎo)電橡膠板
    B、導(dǎo)電橡膠屏蔽條
    C、雙層導(dǎo)電橡膠屏蔽襯墊
    內(nèi)層:硅橡膠,外層:導(dǎo)電橡膠。
    3)鈹銅簧片屏蔽襯墊
    鈹銅制成的簧片適用于通信、計算機(jī)、屏蔽室、屏蔽方艙等設(shè)備的縫隙設(shè)計中。它既解決了其它襯墊不能承受切向運(yùn)動的問題,又具有很高屏蔽效能,同時還具有高導(dǎo)熱性,耐壓性好的特點。
    4)導(dǎo)電膠
    A、硅脂導(dǎo)電膠
    應(yīng)用:導(dǎo)電橡膠板與金屬粘接;導(dǎo)電橡膠條與金屬粘接。
    B、環(huán)氧導(dǎo)電膠
    應(yīng)用:金屬與金屬粘接;印刷電路板線路連接;微波元件引線連接;金屬絲網(wǎng)屏蔽條固定。
    5)導(dǎo)電填充物(導(dǎo)電膩子)
    應(yīng)用:用于無法加屏蔽襯墊的縫隙處屏蔽。
    6)磁場屏蔽材料
    工作頻率或100kHz以下磁場屏蔽,需要提供極低磁阻表面來完成,磁場屏蔽材料提供高導(dǎo)磁率屏蔽材料。
    7)屏蔽玻璃
    應(yīng)用:電子設(shè)備需要透光的窗口,如:CRT、儀器儀表夜晶顯示窗口。
    8)透光導(dǎo)電聚脂膜
    電子設(shè)備顯示窗口屏蔽,透光率:70%,*屏蔽效能:40~60dB。
    9)屏蔽通風(fēng)板
    10)屏蔽膠帶
    A、電磁屏蔽膠帶
    B、導(dǎo)電法蘭保護(hù)膠帶
    5、機(jī)房特殊部位的屏蔽
    1)孔縫屏蔽方法
    用導(dǎo)電襯墊;卷曲螺旋彈簧;卷曲螺旋屏蔽條;高性能屏蔽條;硅橡膠芯屏蔽襯墊;多重密封條;指形彈片襯墊;金屬編織網(wǎng)襯墊;導(dǎo)電橡膠襯電等。
    2)窗的屏蔽方法
    A、截止波導(dǎo)或通風(fēng)板;
    B、鍍膜或夾金屬網(wǎng)的屏蔽窗:用于顯示器監(jiān)視器等。
    3)操作器件的處理(如旋鈕按鍵撥動開關(guān)等)
    A、信號頻率較高時,可利用截止波導(dǎo)管的原理;
    B、信號頻率較低時,可利用隔離艙將其與其他電路部分割離。
    4)指示燈表盤的處理
    A、金屬絲網(wǎng)屏蔽
    B、截止波導(dǎo)管法
    C、采用濾波器
    D、加隔離窗
    5)穿過屏蔽體的導(dǎo)線
    A、屏蔽電纜與機(jī)箱構(gòu)成全密封體;
    B、濾波。
    6、屏蔽機(jī)房的接地
    接地是為了泄放電荷或提供一個基準(zhǔn)電位而設(shè)置的導(dǎo)線連接。接地的目的有兩個,一是為了保護(hù)人身和設(shè)備的安全,免遭雷擊、漏電、靜電等危害,這類地線稱為保護(hù)地線,應(yīng)與真正的大地相連接。二是為了保證設(shè)備的正常工作稱為工作地線。
    1)懸浮地
    A、設(shè)備地線在電氣上與參考地及其它導(dǎo)體絕緣,即設(shè)備懸浮地;
    B、為防止機(jī)箱上的騷擾電流直接耦合到信號電路,有意信號地與機(jī)箱絕緣,即單元電路的懸浮地。
    2)單點接地
    單點接地是為許多接在一起的電路提供一個共同的參考點。并聯(lián)單點接地zui簡單,它沒有共阻抗耦合和低頻地環(huán)路的問題,因而也就沒有騷擾。
    3)多點接地
    多點接地能避免單點接地在高頻時的問題。數(shù)字電路和高頻大信號電路中必須使用多點接地。模塊和電路通過許多短線(<0.1λ)連接起來,以減少地阻抗產(chǎn)生的共模電壓。
    4)混合接地
    混合接地既包含了單點接地的特性,也包含了多點接地的特性。如:系統(tǒng)內(nèi)的電源需要單點接地,而射頻部分則需要多點接地。混合接地使用電抗性器件使接地系統(tǒng)在低頻和高頻時呈現(xiàn)不同的特性,這在寬帶敏感電路中是必要的。
    電子設(shè)備的混合接地一般把設(shè)備的地線分成兩大類:電源地和信號地。設(shè)備中各部分的電源地線都接到電源總線上,所有信號地都接到信號總線上。兩根總線zui后匯總到公共的參考地。
    綜上所述,屏蔽機(jī)房的接地應(yīng)考慮混合接地。
    屏蔽室方案
    1  構(gòu)成
    1.1微波暗室殼體內(nèi)尺寸:Xm(長)×Ym(寬)×Zm(高)
    1.2 屏蔽所有無線通訊信號。
    二、技術(shù)指標(biāo)說明
     1.屏蔽室的內(nèi)部尺寸:Xm(長)×Ym(寬)×Zm(高)
    2.屏蔽效應(yīng):符合美國 NSA65-6 通訊裝備的射頻屏蔽室要求標(biāo)準(zhǔn),滿足EN 50147-1、GB12190-96:
    14KHz≥70dB
    200KHz≥90dB
    50MHz~1GHz≥100dB
    1GHz~10GHz≥100dB
    18GHz~20GHz≥80dB
    三、屏蔽結(jié)構(gòu)設(shè)計方案
    1、 設(shè)計依據(jù):
    1.1《高性能屏蔽室屏蔽效能的測量方法》GB-12190;
    1.2 用戶要求;
    1.3本公司暗室的設(shè)計規(guī)范及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
    2、結(jié)構(gòu)形式:鋼板拼裝式暗室屏蔽體
    3、暗室組成內(nèi)容:
    3.1 屏蔽殼體(拼裝式):
    屏蔽殼體(可拆卸拼裝式):
    六面板體及殼體與地面之間進(jìn)行絕緣處理,屏蔽體顏色如下圖,和安科訊整體實驗室顏色一致。
    六面板體是由δ=1.5mm冷軋鋼板制成單元模塊,鍍鋅表面噴塑后通過M8螺栓、螺母、墊片及導(dǎo)電襯墊及加強(qiáng)筋組裝而成。內(nèi)殼體面安裝15mm厚防火板作吸波材料基面。
    外徑尺寸:Xm×Ym×zm          1間
    3.2 屏蔽門:
    3.2.1 暗室裝有電動門一扇,門洞尺寸為0.85m*1.8m。
    3.2.2刀鋒機(jī)構(gòu):保證頻率范圍至400MHz-18Ghz時的屏蔽效能等同于屏蔽室的屏蔽效能。
    3.3 信號接口板:
    3.3.1 330mm×240mm接頭板         1個;             
    3.3.2 用于非上述接頭使用之穿墻導(dǎo)波管,波導(dǎo)孔直徑φ20mm,兩邊裝配有可旋轉(zhuǎn)的蓋子。
    3.4 波導(dǎo)窗:
    3.4.1微波暗室的通風(fēng)是經(jīng)由蜂窩式通氣波導(dǎo)窗完成。為可以保持良好的隔離度及通風(fēng)效果,此波導(dǎo)窗設(shè)計為蜂窩式通風(fēng)孔將其嵌入隔離板上以螺絲或滿焊使其緊密結(jié)合,具有良好的屏蔽性能和機(jī)械強(qiáng)度。
    3.4.2安裝4個波導(dǎo)通風(fēng)口,其中2個波導(dǎo)通風(fēng)口作為進(jìn)風(fēng)口,2個出風(fēng)口,尺寸為300mm×300mm。
    3.4.3波導(dǎo)截止頻率:18GHz
    3.5濾波器
    3.5.1電源濾波器應(yīng)經(jīng)過安全認(rèn)證,高于14KHz 的插入損耗有100dB,所需的濾波器數(shù)量:
    3.6照明
    3.6.1暗室照明度
    暗室照明首先應(yīng)滿足實驗區(qū)域必要的照度,內(nèi)采用鹵素?zé)粽彰鳌?br />3.7 配電箱、設(shè)備插座
    當(dāng)各種電源經(jīng)電源濾波器引入屏蔽室后,進(jìn)入相應(yīng)的配電箱.經(jīng)過分配后送至各個用電設(shè)備(用電點),配電箱設(shè)置在微波暗室附近。
    3.8 接地系統(tǒng)
    本方案設(shè)立獨(dú)立的接地裝置,該接地裝置由用戶提供,接地阻值小于1歐姆。由接地引線引至屏蔽暗室。
     
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    電磁兼容配置方案
    一、電磁兼容知識大匯總
    二、靜電放電抗干擾試驗系統(tǒng)【IEC61000-4-2
    三、射頻磁場輻射抗繞度試驗【IEC61000-4-3
    四、電快速瞬變脈沖群的抗干擾度試驗【IEC61000-4-4
    五、雷擊浪涌抗干擾度試驗【IEC61000-4-5
    六、射頻傳導(dǎo)抗擾度試驗【IEC61000-4-6
    七、工頻磁場抗擾度試驗【IEC61000-4-8
    八、脈沖磁場抗擾度試驗【IEC61000-4-9
    九、電壓跌落、短時中斷和漸變抗擾度試驗【IEC61000-4-11
    十、諧波電流、電壓波動和閃爍系統(tǒng)【IEC61000-3-2,IEC61000-3-3十一、衰減震蕩&振鈴波抗擾度試驗【IEC61000-4-12
    十二、汽車電子沿電源線的電瞬態(tài)傳導(dǎo)抗擾度試驗系統(tǒng)【ISO7637-2,GB/T21437
    十三、電磁兼容屏蔽室建設(shè)方案【EN50147-1, GB12190
    十四、傳導(dǎo)發(fā)射測試系統(tǒng)【CISPR22
    十五、輻射發(fā)射測試系統(tǒng)【CISPR22
    十六、喀嚦聲干擾測試系統(tǒng)【CISPR22
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