电子设备结构设计中的电磁兼容

刘兴俊

摘 要：随着社会的不断发展，促进了电子产业的腾飞，电子行业的迅速扩张推动了电子设备应用的广泛性，在电子设备的应用中，质量和功能要求越来越高，电子设备结构设计面临着越来越大的挑战。在电子设备结构设计中，电磁兼容性是尤其需要注意的一个方面，在电子设备中占有不容忽视的地位，直接影响电子设备能否正常运行。电子设备的高效工作必须基于电磁兼容性的良好状态，避免电磁的剧烈干扰是保证电子设备正常运行的重要基础。在电子设备结构的设计过程中，如果忽视了电磁兼容问题，就会导致电子设备后期运行过程中出现或大或小的问题，产生意料之外的错误，影响工作效率。本文拟从电子设备电磁兼容性的概念出发，分析保证电磁兼容的几种方法，完善电子设备结构设计，以最大效率地提高电子设备的性能和质量，健全电子设备的运行环境，提高生产率，推动电子产业及整个社会的不断发展。

关键词：电子设备；结构设计；电磁兼容；设备性能；价值和意义

中图分类号：TN03 文献标识码：A

当今社会，是信息化的社会，是科学技术和电子产品不断发展的社会，科学技术的日新月异大大提高了电子设备的需求和扩张，电子设备的种类与日俱增，质量和功能体现随着社会的不断发展呈现出不断攀升的态势。在各个行业和各个领域中，电子设备发挥着越来越大的作用，这就要求电子设备在电磁环境中拥有良好的运行状态，因此，就要保证电子设备的运行避免电磁的干扰，否则将会影响电子设备的整体性能。电子行业的发展对电磁兼容性提出了更高的目标和要求，旨在完善电子设备的功用和质量，在电子设备的结构设计和应用过程中必须保证电磁兼容，以确保电子设备运行的安全性和稳定性。那么，电子设备的电磁兼容性是什么呢？有什么样的具体表现呢？电磁兼容的目的和意义是什么呢？保证电磁兼容的方法有哪些呢？

一、电子设备结构中电磁兼容的概念

电磁兼容，指的是电子设备正常运行的一种状态，在电子设备的运行过程中，电子线路产生的电磁不会影响电子设备的应用，也就是对其不会产生电磁干扰，准确地讲，良好的电磁兼容性表现为电子设备、电子系统、电子线路在特定的电磁环境中运行，且彼此互不干涉互不影响，不会影响电子设备的整体功能，保证电子设备运行环境的稳定，保障电子设备的正常安全运行，不会产生负面影响，破坏电子设备，即各项电子功能并存且互相促进的一种状态。只有电子设备在结构设计中充分考虑并摆脱了电磁的干扰，才能够确保自身的有效运行，提高运行水平和生产效率，为电子行业及相关行业的发展奠定坚实的基础。

以飞机的电子设备为例，飞机上的电子设备包括常见的导航系统、天线系统、通信系统、雷达系统等，电磁环境极为复杂，因此会产生极大的电磁干扰，如果处理不当将会给飞机的正常飞行埋下安全隐患。如果能够保证这些电子设备的电磁兼容性，就能够使彼此正常运行，发挥出最大效力且互不干扰，促进各部分的平衡稳定，这是飞机安全飞行的重要保障。因此，电磁兼容对电子设备的运行极为重要，不容忽视。

二、电子设备结构电磁兼容设计的目的

当今社会中，电子设备的正常运行，是基于电磁兼容的基础上，电磁兼容能够保证电子设备的运行不受电磁的干扰，就能够很大程度上避免电子设备细节部分和个别部位的不良反应，使电子设备的性能达到最大化，提高电子设备的运行效率，提高整个行业的生产率。众所周知，当前社会科学技术的不断发展促进了电子设备应用的广泛性，与各个行业各个领域息息相关，一旦运行的电子设备出现某些一时间不可解决的故障，就会影响整个行业的经济发展，极大地威胁整个行业的安全稳定。因此，电子行业在设计电子设备的时候，首先要考虑到影响电子设备电磁兼容的条件和因素，考虑到电磁不兼容的种种迹象和表现，以尽快采用技术手段进行调整解决，以免电子设备投入使用后出现电磁不兼容的情况，影响电子设备的正常运行。

电磁兼容，简而言之就是控制电磁干扰，消除电磁干扰，使电子设备与其他的设备在特定的电磁环境中工作运行时，保证彼此的和谐稳定，保证电子设备各部分性能的正常。一个可以投入广泛使用的电子设备不仅不会辐射有害能量，而且也不会受到不相关的辐射影响。因此，电磁兼容设计的目的是为了电子设备的正常运行和广泛应用，是当今社会电子行业发展的整体走向和目标。

三、电子设备结构设计中保证电磁兼容的方法和措施

在电子设备结构设计中，需要通过采用特定的技术手段保证电子设备的电磁兼容性，以减少甚至消除电磁干扰，避免部件受到不良辐射反应而损坏，降低电子设备的整体性能和运行效率，影响整个行业的发展。新型电子产品研究开发之初，首先要对电磁兼容有一个概念性的把握，并在后期研发的时候充分考虑到电磁兼容的影响因素，进行相适应的电磁兼容开发设计，避免重复开发和资源浪费。在设计之初采取措施保证电磁兼容是最最经济节约的方法，避免了后期维修调整的人力物力的浪费。现实生活中，很多已经投入使用的电子设备如果出现电磁兼容问题维护成本极高，甚至根本没有解决办法，因此，电子设备的结构设计要做到未雨绸缪，减少不必要的麻烦和损失。目前，最常见的电子设备电磁兼容的方法有滤波、屏蔽、接地三种，这是有效消除电磁干扰的重要举措。

1 电磁滤波

电磁滤波，是常见的影响电磁兼容性的因素，是压缩信号回路所致，并且会对频谱产生严重干扰，电磁滤波的存在不仅能影响干扰源的发射，而且会有效抑制干扰源频谱分量对其他设备元件如敏感设备、电路、元器件的影响。简单地讲，电磁滤波通过某种特定方式过滤信号中的特定波段频率，这种方式能够有效抑制干扰，因此，在处理电子设备结构设计中的电磁兼容问题时可以考虑在内并加以应用实施。在电子设备的运行过程中，正在运行的电路会产生一些较强的干扰信号，这些干扰信号能够通过电源线、信号线以及控制线等方式对整个电路产生巨大的干扰作用，因此，设置滤波电路已然成为当前公用电源线的发展走向和趋势，这是保证电路安全稳定，减少电路干扰，提高电子设备安全稳定的重要方式。滤波电路的设置需要掌握一定的方法和技巧，铁氧化体磁环＼穿心电容、三端电容是最常见的选择器件，是有效改善电路特征的重要元件。在滤波电路设置中，还需要保证所有的电源滤波器外壳与电子设备的接地点连接在一起。只有保证滤波电路设置的合理性，才能提高电磁滤波的效率和质量，提高电磁兼容，保证电子设备正常运行和整个电子行业的发展。

2 电磁屏蔽

电磁屏蔽是目前解决电磁兼容问题的最有效方法，电磁屏蔽的优点是有效地将内部电磁辐射控制在一定范围，即限制内部电磁越出既定的领域，与此同时，还能够防止外部电磁辐射的入侵，切断电磁波，减少不必要的损害。当前，电子设备出现的大多数电磁兼容问题都能够通过电磁屏蔽这种技术解决，这种方式还能够保证电路的正常工作。

2.1 电磁屏蔽的作用

电磁屏蔽的作用是极大的，通过对两个不同的空间区域进行金属隔离，达到控制整个电场、磁场、电磁波的目的，使一个空间区域对另一个空间区域的辐射和感应控制在可控范围。也就是充分发挥屏蔽物体的作用，将诸如电缆、元部件、电路、组合件甚至整个系统的干扰源包围控制，阻断干扰电磁场的对外扩散；与此同时，还需要充分利用屏蔽物体将系统、电路、电子设备有效包围起来，以防止它们受到外界电磁场的影响。目前，电磁屏蔽技术是当前有效解决电磁辐射的方法，能够有效保证电磁兼容，促进电子设备的正常运行。

2.2 电磁屏蔽的注意事项

2.2.1 电磁屏蔽的时候，一定要注意电磁屏蔽板的放置，一定要将其尽可能地靠近被屏蔽的机械设备，同时电磁屏蔽板要尽可能地与地面相接，这是有效发挥电磁屏蔽效果的关键，越靠近被屏蔽的器械元件，电磁屏蔽板所分布的电容容量就会相应地越大。

2.2.2 电磁屏蔽板的时候，电磁屏蔽板的整体屏蔽效果还会相应地受到屏蔽板本身形状的影响，实践证明，屏蔽效果最好的的屏蔽板形状是全封闭状态，并且最好是金属盒电场。

2.2.3 电磁屏蔽的时候，电磁屏蔽板选择材料的时候要求也很高，经过实践调查研究，良性导体材料是屏蔽效果最好的屏蔽材料，常见的有铜、铁、铝等，与此同时，还需要注意屏蔽材料的厚度，这个需要根据实际强度灵活把握，只要屏蔽材料的厚度符合强度要求即可。

3 接地技术

电子设备结构设计的电磁兼容，还会充分运用到接地技术，接地，并不是字面上理解的与土地地面相连，而是为电源和信号提供回路和基准电位。接地技术的使用有一定规则和标准，而不是随意的。

接地技术的使用必须保证接地的安全性，电子设备所使用的金属质地的外壳一定要与地面相接，这是充分保障生命财产安全的重要举措，还能够确保电子设备的有效性和稳定性，保障电子电路的正常运行，杜绝静电损坏等不良情况的出现。

接地技术的使用还包括工作接地，工作接地这种方式相信大家都不陌生，主要指的是单板，母板或系统之间信号的等电位参考点或参考平面，这些参考点或参考平台相当于信号回流的安全性通道，原则上认为这个通道的阻抗性是极低的。在使用接地技术的时候，一定要保证工作接地的正常，因为他的好坏直接影响整体的信号质量。因此电子设备结构设计中，熟练掌握工作接地的方法极为必要，不仅能够最大限度地减少电路间的电磁干扰，而且确保了电子设备的电磁兼容，提高了电磁兼容的可能性和稳定性。

以下将简单接受接地的主要目的。电子设备接地技术的目的很明晰，就是为了最大程度上减少甚至避免电路之间的彼此干扰。通常我们提到的接地技术的目的有以下三个：

（1）接地技术的使用能够使整个电路系统中的单元电路有一个公共的参考零电位，这是保证电路系统稳定工作必要条件。

（2）接地技术能够有效防止外界电磁场产生的不良干扰。为了避免电荷形成的高压引起电子设备内部起火放电产生不良干扰，可以选用机壳接地，这样可以使大量电荷得以释放，这些积累在机壳上的大量电荷的排放可以减少电磁干扰，保证电子设备的正常运行。此外，要想获得较好的屏蔽效果，还需要根据线路对屏蔽物体进行挑选，并为其选择合适的接地，这样才能保证电子设备的有效运行。

（3）接地技术能够有效保证工作的安全性，如果发生直接雷电的电磁感应，可以有效保护电子设备，避免电子设备的意外毁坏；如果工频交流电源的输入电压由于绝缘不良的原因与机壳直接相通的时候，可以有效保护操作人员的人身安全，以免发生触电事故。

因此，接地技术也是有效防止电磁干扰的重要方法，正确使用将会大大减少电子设备使用后的故障发生频率，保证电子设备的正常运行，促进电子行业的发展。

结语

科学技术的不断发展推动了电子设备的进步，保证电子设备的电磁兼容已然成为电子行业的目标和宗旨，电磁兼容是电子设备正常运行的基础，是电子设备性能的重要体现。在电子设备的结构设计过程中，必须考虑电磁兼容性，旨在减少电磁干扰，提高电子设备性能。当前，电子设备结构设计的电磁兼容性调整仍然是一项比较复杂的高难度任务，问题的解决还存在一定的局限性，虽然提高电子设备电磁兼容的方法有很多，但是仍然存在一些问题，不太完善，我们需要认识到电磁兼容技术涉及到各个行业各个方面，电磁兼容技术有很大的发展空间，我们需要根据电子设备的运行原理和运行环境，探索电子设备电磁兼容的技术发展，根据电磁兼容的特点和影响进行持久的尝试，以提出更多的解决方法，从而提高电子设备运行的稳定性和可靠性，健全电子设备的质量和功能，保证电子设备的运行环境的稳定，提高产品工作效率，促进电子行业及整个社会的不断发展。

参考文献

[1]王定华.电磁兼容原理与设计[M].成都：电子科技大学出版社，1995.

[2]白同云，吕晓德.电磁兼容设计[M].北京：北京邮电大学出版社，2001.

[3]冯正进，刘利，李行国.机电一体化系统中的电磁兼容性问题[M].成都：电子科技大学出版社，1995.

[4]莫世禹.通信设备中的电磁兼容设计方法[D].南京：中国电子学会机械电子工程（微波）分会，电子机械与微波结构工艺学术会，2006：58-62.