EMC的理念:
電磁兼容性(EMC)定義為“設備和系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中正常工作，而不會對環(huán)境中的任何事物造成無法忍受的電磁干擾的能力”。
EMC包含兩層意思。一是設備能夠抵抗接收到的干擾，正常工作(即EMS)；其次，設備發(fā)出的電磁干擾不能影響其他設備的正常工作(即EMI)。
生活中的EMC:
在飛機上使用手機等電子設備受到限制，是因為手機等可能對機載設備造成電磁干擾，導致機載設備性能下降或功能喪失，影響飛機飛行安全。
有時候乘客會偷偷用手機。為什么不會“導致機載設備性能下降或功能喪失”？這是因為飛機的“電磁兼容”設計具有較高的安全裕度。
隨著電子電氣設備應用的日益密集，電磁兼容性在工業(yè)制造領(lǐng)域引起了設備制造商的廣泛關(guān)注，民用飛機電磁兼容性設計驗證有著嚴格的適航要求。電磁兼容設計是基于一個重要的現(xiàn)象:電子電氣設備在正常工作時，不僅向外部空間發(fā)射電磁能量，而且容易受到外部電磁能量的干擾。
現(xiàn)代民用飛機是一個與各種電子設備高度集成的精密系統(tǒng)。任何關(guān)鍵設備的正常運行都會受到影響，后果不堪設想。比如，飛機要想按照規(guī)劃好的航線飛行，保證空域的暢通和絕對安全，就需要在飛行過程中與地面塔臺時刻保持聯(lián)系，這有賴于導航系統(tǒng)的準確定位，通信系統(tǒng)能夠快速清晰地收發(fā)信息。
如果電磁兼容工作不到位，同時工作的其他設備發(fā)出的電磁能量可能超過一般設備的耐受極限，通過電纜傳導或空間耦合進入通信、導航等系統(tǒng)，可能降低系統(tǒng)的工作性能，或者損壞電路，使系統(tǒng)完全失效。
電磁干擾(EMI)作為一種可傳輸?shù)哪芰浚瑥陌l(fā)射源產(chǎn)生，最終通過耦合路徑到達受影響的設備。以上三者是電磁兼容的三要素。民機設計師通過“三要素”開展電磁兼容工作。比如在設計前期，通過優(yōu)化“發(fā)射源”設計，降低無意泄漏的電磁能量；在系統(tǒng)安裝集成階段，通過增加敏感器件之間的隔離距離來“切斷”耦合路徑；在系統(tǒng)驗證階段，如果發(fā)現(xiàn)EMC問題，會給問題設備加屏蔽層。
飛機上限制使用手機的目的是減少“發(fā)射源”和外來電子設備對機載設備的電磁干擾，尤其是在航班起降階段。為了不影響導航等機載設備的正常使用，盡量少用手機。
當然也出現(xiàn)過手機干擾飛機飛行的情況。國內(nèi)一家航空公司的機長描述，他曾遇到過手機干擾飛機飛行的情況。當時飛機下降找跑道的時候，竟然找到了相反的方向。“太危險了。還好，什么都沒發(fā)生。”
2.EMC設計
1.電磁兼容性設計的內(nèi)容:
EMC設計可分為:
信號設計，電路設計，屏蔽，接地，濾波，合理布局。
其中，與結(jié)構(gòu)有很大關(guān)系的有:
屏蔽、接地和合理布局
注:不代表其他措施與結(jié)構(gòu)設計無關(guān)，結(jié)構(gòu)設計還需要合理布局等其他措施的配合。
2.EMC設計的基本目的:
產(chǎn)品內(nèi)部電路互不干擾，實現(xiàn)預期功能。
產(chǎn)品產(chǎn)生的電磁干擾強度低于特定限值。
該產(chǎn)品對外界電磁干擾有一定的抵抗力。
3.產(chǎn)品開發(fā)各階段的EMC設計成本:
在產(chǎn)品設計初期，解決EMC問題的方法有很多，成本會更少；在產(chǎn)品生產(chǎn)后期采取技術(shù)措施解決EMC會受到各種情況的制約。而且生產(chǎn)后期采用同樣的技術(shù)措施，會大大增加產(chǎn)品成本，延長產(chǎn)品開發(fā)周期。
結(jié)構(gòu)工程師必須掌握的EMC結(jié)構(gòu)設計知識
▲產(chǎn)品開發(fā)各階段的EMC設計成本
所以隨著產(chǎn)品的發(fā)展，解決EMC的成本越來越高。因此，EMC設計越早越好。不要等到EMC測試出了問題，再急著找原因和解決方案。
4.傳統(tǒng)EMC對策:
當產(chǎn)品實際測試時，EMC問題實際發(fā)生了，我們開始尋找EMC問題。使用的工具是頻譜分析儀和近場探頭。
此時可以采取的措施有:屏蔽、過濾。
傳統(tǒng)電磁兼容對策的問題有:
需要考慮【板間和板內(nèi)信號間】設備內(nèi)的EMI問題，屏蔽/濾波手段不能用；
而屏蔽過濾會導致產(chǎn)品設計修改，增加產(chǎn)品成本，延長產(chǎn)品開發(fā)周期；
信號頻率與干擾頻率一致，不允許濾波；
頻率提高了，還有布線、屏蔽體、機箱等。成為天線；
高頻信號耦合到電纜并通過電纜傳輸；
在產(chǎn)品開發(fā)的最后階段，解決EMC問題的唯一方法就是屏蔽和過濾。但是，屏蔽能解決所有的EMC問題嗎？
屏蔽策略隱患:機箱和屏蔽材料變形損壞，導致電磁泄漏。
這種對策的結(jié)果是:有利于EMC，但會惡化內(nèi)部干擾，影響設備的穩(wěn)定性，增加抗干擾的要求。
5.電磁兼容對策的新思路；
結(jié)構(gòu)工程師必須掌握的EMC結(jié)構(gòu)設計知識
▲全面的EMC管理
電磁兼容對策的新思路是盡快進行全面的電磁兼容管理和電磁兼容設計:
EMC是一個系統(tǒng)工程:早考慮、低成本、多手段、高效率；它需要產(chǎn)品開發(fā)團隊的合作，包括結(jié)構(gòu)設計。
充分利用現(xiàn)有的EMC設計規(guī)范和設計指南(專家經(jīng)驗)。當然，在使用它們的時候，你需要思考:是不是所有的設計都能按照設計規(guī)則實現(xiàn)？所有的理論在所有的場合都是正確的嗎？
使用合理的模擬技術(shù)，將問題消滅在萌芽狀態(tài)。PCB設計仿真。電子電路仿真:Pspice，小夜曲。
精度和速度，實際問題實際解決。使用測量技術(shù)和通用儀器進行對比試驗。引入電磁場掃描技術(shù)進行電磁兼容預兼容測試。
6.電磁兼容性設計的過程:
結(jié)構(gòu)工程師必須掌握的EMC結(jié)構(gòu)設計知識
7.電磁兼容結(jié)構(gòu)設計經(jīng)驗:
參與項目前期的結(jié)構(gòu)設計，硬件工程師主導硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設計，而不是被動的接受現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)建模，然后想盡一切辦法找出如何滿足性能、EMC等方面的要求。在現(xiàn)有建模的基礎(chǔ)上，在結(jié)構(gòu)設計中發(fā)揮主導作用；
盡快設計出3D圖紙，組織各界人士反復討論，權(quán)衡利弊。就EMC而言，需要用3D圖紙發(fā)現(xiàn)和填充問題，這樣的交互要進行多次，直到得到滿意的結(jié)果。
屏蔽結(jié)構(gòu)的使用，哪些板需要屏蔽，哪些板不能屏蔽，對于未屏蔽的板，應該采取哪些針對EMC的防范措施，PCB本身可能作為EMC的屏蔽體；
線材處理，包括內(nèi)部模塊互連線(暴露在屏蔽殼外)和外部接口線，是否在母板、連接板或輸出板處預留了濾波措施等。
3.屏蔽3。EMC結(jié)構(gòu)設計
1.什么是屏蔽:
屏蔽是解決電磁兼容問題的重要手段之一。屏蔽是兩個空間區(qū)域之間的金屬隔離，以控制電場、磁場和電磁波從一個區(qū)域到另一個區(qū)域的感應和輻射。具體來說，屏蔽體是用來包圍元器件、電路、組件、電纜或整個系統(tǒng)的干擾源，防止干擾電磁場向外擴散；用屏蔽罩封閉接收電路、設備或系統(tǒng)，以防止它們受到外部電磁場的影響。
2.屏蔽設計的基本原則:
屏蔽結(jié)構(gòu)簡單，盡量減少不必要的孔洞，盡量不增加額外的縫隙；
影響孔屏蔽效能的結(jié)構(gòu)因素主要有:孔的最大尺寸、孔的深度、孔的間距和孔的數(shù)量，其中孔的最大尺寸和孔的深度影響最大。需要注意的是，屏蔽效能只與孔的最大尺寸有關(guān)，而與孔的面積沒有直接關(guān)系。所以在設計中，盡量開圓孔，其次是方孔，盡量避免長腰孔。通風孔應盡可能為圓形孔，并按陣列排列。屏蔽和散熱有矛盾的時候，盡量多打洞；此外，狹縫或細長的通風孔可以沿磁場方向分布，有利于降低屏蔽體在磁場方向的磁阻；
結(jié)構(gòu)工程師必須掌握的EMC結(jié)構(gòu)設計知識
兩部分結(jié)合在一起，結(jié)合面的縫隙是影響結(jié)構(gòu)部分屏蔽效能的主要因素。如果不安裝屏蔽材料，影響縫隙屏蔽效能的結(jié)構(gòu)因素主要有:縫隙的最大尺寸、縫隙的深度等。如果在縫隙中安裝屏蔽材料，縫隙的屏蔽效能也與屏蔽材料本身的特性有關(guān)。在實際設計中，間隙的最大尺寸與緊固點的距離、零件的剛度、結(jié)合面的精度等因素有關(guān)。
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足夠重視電纜的處理措施，這往往比屏蔽本身更重要；
足夠細心，EMC設計一定要注意每一個小環(huán)節(jié)，稍有不慎就可能功虧一簣；
屏蔽體的電連續(xù)性是影響結(jié)構(gòu)件屏蔽效能的最重要因素。相對而言，材料本身的屏蔽性能可以忽略不計(低頻磁場除外)。
雙層磁屏蔽結(jié)構(gòu)可用于屏蔽強磁場。為了屏蔽外界的強磁場，屏蔽體的外層應采用不易磁飽和的材料，如硅鋼。內(nèi)部可以由容易達到飽和的高磁導率材料制成，例如坡莫合金。反之，如果要屏蔽內(nèi)部強磁場，就要把材料排列順序反過來。安裝內(nèi)外屏蔽時，注意它們之間的磁絕緣。當沒有接地要求時，可以用絕緣材料做支撐。如果需要接地，可以使用非鐵磁材料(如銅和鋁)作為支撐。但為了屏蔽身體，防止電場感應，一般需要接地。
提高磁場屏蔽效能的主要措施是:選擇高導磁率的材料(如坡莫合金)，增加屏蔽體的壁厚；以上兩種都是為了降低屏蔽的磁阻；
被屏蔽的物體不應該靠近屏蔽體布置，以最小化穿過被屏蔽物體的磁通量。
3.機箱屏蔽(或屏蔽盒):
前面都把電磁屏蔽看成是一個全封閉的屏蔽，也就是說，它是電連續(xù)的，均勻的，沒有孔隙。但實際上，這種屏蔽體是不存在的。現(xiàn)實中機箱是有縫隙的，電氣上是不連續(xù)的，導致其屏蔽效能降低。
以下是機箱(或屏蔽盒)設計的一些基本做法:
(1)結(jié)構(gòu)材料
1)適用于底板和底盤的材料大多是良導體，如銅、鋁等，可以屏蔽電場。主要的屏蔽機制是反射而不是吸收。
2)鐵磁材料，如高磁導率合金和鐵，應用來屏蔽磁場。主要的屏蔽機制是吸收而不是反射。
3)在強電磁場的環(huán)境下，要求材料能屏蔽電場和磁場，所以要求結(jié)構(gòu)完整的鐵磁材料。屏蔽效率直接受到材料厚度、搭接質(zhì)量和接地方法的影響。
4)對于塑料外殼，在其內(nèi)壁噴涂屏蔽層，或使用導電塑料。該結(jié)構(gòu)的電氣不連續(xù)性必須最小化，以便控制通過底板和外殼進出的泄漏輻射。提高間隙屏蔽效率的結(jié)構(gòu)措施包括增加間隙深度、減小間隙長度、在連接面上加導電墊、在連接處涂導電涂料、縮短螺釘間距等。
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(2)對于塑料外殼的表面處理方法
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2)可靠性
要求涂層在使用過程中屏蔽能力基本不降低，附著力良好。如果涂層脫落，不僅會影響屏蔽性能，如果掉入儀器中還會造成短路事故。可靠性評估是根據(jù)相關(guān)標準，在冷熱循環(huán)、高溫和低溫實驗后，測試涂層的導電性和附著力。
3)脆性
根據(jù)相關(guān)標準，要求涂層在沖擊試驗后不剝落。
(3)差距
底板與外殼之間的每一條接縫和不連續(xù)處應盡可能重疊，以防止電磁能量的泄漏和輻射，并盡可能采用焊接。如果條件限制，可以采用點焊、小間距鉚接、螺釘固定；
不加導電墊片時，螺桿間距一般應小于最高工作頻率波長的1%，至少不大于1/20波長；
用螺絲搭接或鉚接時，應先在接縫中間進行，然后逐漸向兩端延伸，防止金屬表面彎曲；
保證緊固方式有足夠的壓力，在有變形應力、沖擊和振動時保持面接觸。需要動觸頭時，使用指形壓縮彈簧(而不是網(wǎng)狀墊片)，并注意保持彈性指形彈簧的壓力；
在接縫不平或活動面板的地方必須使用導電墊或指簧材料；
選擇由高導電性、彈性好的堅硬材料制成的襯墊。選擇墊片時，考慮接頭處使用的頻率，確保與墊片相匹配的金屬表面沒有不導電的保護層；
當導電橡膠墊片用于鋁金屬表面時，應注意電化學腐蝕。填充純銀的橡膠或線性墊片會發(fā)生最嚴重的電化學腐蝕。涂有銀填料的導電膠是鹽霧環(huán)境中鋁-金屬配合面的最佳襯墊材料。
4.常見屏蔽材料
1.導電布
導電布是以纖維布(常用的聚酯纖維布)為基材。經(jīng)過預處理后，再電鍍上金屬鍍層，使其具有金屬特性，成為導電纖維布。可分為:鍍鎳導電布、鍍金導電布、鍍碳導電布、鋁箔纖維復合布。外觀上有平紋和網(wǎng)格的區(qū)別。
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2.導電泡沫或泡沫。
由導電泡沫墊(CF)制成的薄板。方形酒吧。和用于計算機接口的I/O屏蔽墊圈。有半(橢圓)圓、腰圓、長方形、正方形、C形等。c形常用于需要大量壓縮的柜門、插箱門等屏蔽場合。
3.指形彈簧(指形桿)
特殊合金鈹青銅制成的指形簧片，可以解決其他墊片在剪切方向無法受力的問題，彈性好，變形范圍大，在低頻段和高頻段都有優(yōu)越的屏蔽性能。指形簧片有指形、C形等截面，適合滑動接觸。常用于屏蔽箱、插件、機柜、鈑金面板。指形簧片安裝結(jié)構(gòu)差容易損壞，接觸面少；它應該安裝在凹面或內(nèi)法蘭上，以減少機械損壞的可能性。
4.導電橡膠
導電橡膠是通過在硅橡膠中均勻分布細小的導電顆粒制成的。既保持了橡膠原有的水汽密封性能和彈性，又具有較高的導電性。導電橡膠有圓形、D形、環(huán)形等。可用于室外機柜的密封，既能防水又能屏蔽。導電橡膠的缺點:幾乎沒有插入損耗，射頻性能差。
5.分配現(xiàn)場成型彈性體
導電膠是在硅樹脂中加入鍍銅鍍銀顆粒精制而成，具有優(yōu)異的導電性和粘接強度，采用點膠法直接成型在外殼上。
6.屏蔽板水平屏蔽
7.金屬編織網(wǎng):
鈹銅絲、蒙乃爾合金絲或不銹鋼絲編織成管狀條帶，看起來像屏蔽電纜的屏蔽層。但它的編織方式與電纜屏蔽層不同，電纜屏蔽層是多根線編織而成，而這種屏蔽墊片是一根線編織而成。打個形象的比喻，就像毛衣的袖子。為了增強金屬網(wǎng)的彈性，有時在網(wǎng)管中加入橡膠芯。
8.屏蔽通風板:
通風口是電磁干擾的主要泄漏部位之一。過去，在底盤板上開孔或添加金屬網(wǎng)的常規(guī)方法未能達到預期的水平。蜂窩屏蔽通風板的出現(xiàn)解決了這個問題。屏蔽板主要用于電子設備必要的通風口，可以兼顧EMI屏蔽和良好通風的雙重功能。它有不同的材料、涂層和形狀，包括優(yōu)質(zhì)低碳鋼、不銹鋼、黃銅、鋁合金等。根據(jù)軍用和民用的不同場合和環(huán)境。
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9.其他屏蔽材料:
導電膠、導電玻璃、導電塑料、磁環(huán)等。
10.屏蔽材料的選擇原則
選擇屏蔽材料時應考慮四個因素:屏蔽效能要求、環(huán)境密封要求、安裝結(jié)構(gòu)要求和成本要求等。:
導電墊圈和簧片是優(yōu)選的。一般用導電墊片和簧片來屏蔽縫隙，可以實現(xiàn)正壓安裝和插入式安裝。在特殊情況下，如壓鑄件和型材，當導電墊片和簧片不能滿足要求時，應考慮其他類型的屏蔽材料。雖然間隙屏蔽效能與實際安裝密切相關(guān)，但建議在屏蔽效能高達30 dB/1 GHz的場合使用導電布墊，在屏蔽效能高于30 dB/1 GHz的場合或活動位置(如柜門、拉手條)使用簧片。
使用受限螺旋管墊圈。除了手柄條和屏蔽柜，避免使用螺旋管墊圈。
導電橡膠僅限于壓鑄件或需要一定環(huán)境密封要求的產(chǎn)品，或需要寬帶屏蔽的產(chǎn)品。導電橡膠需要開槽安裝，變形范圍小，只能用來屏蔽壓鑄件與型材之間的縫隙。最高應用頻率范圍可達40GHz以上，屏蔽效能可達110dB水平。
導電布一般用于應急或其他特殊場合，如現(xiàn)場解決問題或EMC問題定位測試。不應使用批量產(chǎn)品，這種方法可靠性差。
穿孔金屬板多用于通風散熱。當屏蔽效率要求高于30 dB/1 GHz，或屏蔽與散熱矛盾不可調(diào)和時，應采用波導通風板。
導電玻璃主要用于顯示或觀察窗口。使用時要注意導電玻璃和結(jié)構(gòu)屏蔽的重疊處理。不同類型的導電玻璃屏蔽效能不同，應根據(jù)系統(tǒng)屏蔽效能的要求選擇合適的屏蔽玻璃。一般鍍膜玻璃的屏蔽效能較低，而金屬絲網(wǎng)的屏蔽效能較高(可達60dB)。
導電涂料適用于非金屬屏蔽的設計。當系統(tǒng)屏蔽效率較高時(20dB以上)，應結(jié)合其他技術(shù)手段達到屏蔽目的。
8)不同的屏蔽材料對環(huán)境的適應性不同。一般來說，以橡膠、海綿為內(nèi)芯的屏蔽材料對環(huán)境的要求較高，主要用于機房環(huán)境，而純金屬屏蔽材料對環(huán)境的適應性更好，可以用于更多的環(huán)境；
9)屏蔽材料有壽命，一般要求屏蔽材料在5-10年內(nèi)仍能保持良好的屏蔽性能；
10)屏蔽材料的安裝方式首選直接接觸的形式，如夾緊、開安裝槽等。，接著是PSA膠帶粘合；
應注意屏蔽材料與基材的相容性，防止電化學腐蝕。
12)產(chǎn)品可以是多種屏蔽材料的組合。
