電子設(shè)備協(xié)同設(shè)計(jì)技術(shù)
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- 《電子設(shè)備協(xié)同設(shè)計(jì)技術(shù)》從電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，介紹了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容，分別描述了熱設(shè)計(jì)技術(shù)與電磁兼容技術(shù)。以熱設(shè)計(jì)技術(shù)與電磁兼容技術(shù)之間的協(xié)同設(shè)計(jì)為例，介紹了協(xié)同設(shè)計(jì)的內(nèi)容，給出了熱對流、熱傳導(dǎo)與電磁兼容協(xié)同設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。簡單介紹了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的其他協(xié)同設(shè)計(jì)內(nèi)容引言
20世紀(jì)中葉以來，無線電電子技術(shù)得到迅速發(fā)展，電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)開始引起世界各工業(yè)國的關(guān)注。隨著電子技術(shù)使用范圍的推廣，設(shè)備的功能、體積、重量、可靠性以及環(huán)境適應(yīng)性等諸多問題被納入結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的范疇，使電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)逐漸形成一門多學(xué)科的綜合技術(shù)。20世紀(jì)中后期，隨著大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，電子設(shè)備開始向小型、超小型等方向發(fā)展，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的一些傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法逐步被機(jī)電結(jié)合、光電結(jié)合等新技術(shù)所取代。目前，電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要包括以下內(nèi)容：整機(jī)組裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、熱設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)的靜力計(jì)算與動態(tài)參數(shù)設(shè)計(jì)、電磁兼容性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、傳動和執(zhí)行裝置設(shè)計(jì)、防腐蝕設(shè)計(jì)、連接設(shè)計(jì)、人機(jī)工程應(yīng)用、可靠性試驗(yàn)等。
工業(yè)級和軍用級別的電子設(shè)備，由于其使用環(huán)境特殊、可靠性要求高等特點(diǎn)，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中必須全面考慮設(shè)備的需求。雖然各個(gè)電子設(shè)備的要求不盡相同，但對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來講，以下幾個(gè)設(shè)計(jì)內(nèi)容都是必修要考慮的：熱設(shè)計(jì)、抗振動沖擊設(shè)計(jì)、電磁兼容性設(shè)計(jì)、環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)等，上述部分設(shè)計(jì)技術(shù)相互之間會存在矛盾，如設(shè)備為了散熱需要開制通風(fēng)孔洞，而這些通風(fēng)孔洞恰恰就是電磁泄露的主要途徑，而電子設(shè)備是同一個(gè)物理體，如何將這些設(shè)計(jì)技術(shù)合理的應(yīng)用在同一設(shè)備中是對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出的一個(gè)新的課題，本文重點(diǎn)是以熱設(shè)計(jì)和電磁兼容性設(shè)計(jì)這一對矛盾體的協(xié)同設(shè)計(jì)為例，并簡單的闡述電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的其他協(xié)同設(shè)計(jì)技術(shù)。[1]
1電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)
電磁兼容（Electromagnetic Compatibility，簡稱EMC）一般指電氣及電子設(shè)備在共同的電磁環(huán)境中能執(zhí)行各自功能的共存狀態(tài)，即要求在同一電磁環(huán)境中的上述各種設(shè)備都能正常工作又互不干擾，達(dá)到“兼容”狀態(tài)。換句話說，電磁兼容是指電子線路、設(shè)備、系統(tǒng)相互不影響，從電磁角度具有相容性的狀態(tài)。相容性包括設(shè)備內(nèi)電路模塊之間的相容性、設(shè)備之間的相容性和系統(tǒng)之間的相容性。
1.1電磁干擾的三要素
所有的電磁干擾都是由3個(gè)基本要素組合而產(chǎn)生的，它們是：電磁干擾源；對該干擾能量敏感的設(shè)備；將電磁干擾源傳輸?shù)矫舾性O(shè)備的媒介，即傳輸通道或耦合途徑。相應(yīng)地對抑制所有電磁干擾的方法也應(yīng)由這三要素著手解決。
（1）電磁干擾源：指產(chǎn)生電磁干擾的任何元件、器件、設(shè)備、系統(tǒng)或自然現(xiàn)象。
（2）耦合途經(jīng)（或稱傳輸通道）：指將電磁干擾能量傳輸?shù)绞芨蓴_設(shè)備的通道或媒介。
（3）敏感設(shè)備：指受到電磁干擾影響，或者說對電磁干擾發(fā)生響應(yīng)的設(shè)備。
1.2電磁屏蔽
屏蔽、濾波、接地是電磁兼容設(shè)計(jì)中最常用的技術(shù)，而在設(shè)備的功能、內(nèi)部元器件的布局一定的情況下，屏蔽設(shè)計(jì)就顯得尤為重要了。
屏蔽就是利用屏蔽體阻止或減少電磁能量傳輸?shù)囊环N措施。屏蔽的目的有兩個(gè)，其一是限制內(nèi)部輻射區(qū)域電磁能量的泄漏；其二是防止外部的輻射進(jìn)入自身區(qū)域。屏蔽效能主要取決于屏蔽體的材料及結(jié)構(gòu)形式，屏蔽體對輻射干擾的抑制能力用屏蔽效能SE(Shielding Effectiveness)來度量。屏蔽效能是無屏蔽體時(shí)空間某點(diǎn)的電場強(qiáng)度E0(或磁場強(qiáng)度H0)與有屏蔽體時(shí)該點(diǎn)電場強(qiáng)度E1(或磁場強(qiáng)度H1)的比值，它表征了屏蔽體對電磁波的衰減程度。
電磁屏蔽是把屏蔽體看成是一個(gè)結(jié)構(gòu)上完整、電氣上連續(xù)均勻的金屬板或全封閉殼體。當(dāng)電磁波入射到屏蔽體時(shí)，電磁波將會以三種能量形式進(jìn)行損耗。屏蔽體的屏蔽效能可用下式表示：[2]
（）
式中，：吸收損耗() ：反射損耗（） ：多次反射修正因子()
―――屏蔽體厚度（mm）；―――電磁波的頻率（Hz）
―――屏蔽體的相對磁導(dǎo)率（H/m）；―――屏蔽體的相對電導(dǎo)率（S/m）
上式（3）表明，吸收損耗正比于屏蔽體的厚度，并隨著頻率、相對磁導(dǎo)率、相對電導(dǎo)率的提高而增加。常用金屬材料的相對電導(dǎo)率和相對磁導(dǎo)率見表1[2]。
表1 常用金屬材料對銅的相對電導(dǎo)率和相對磁導(dǎo)率...
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