关于机壳的开孔   GOSU in

kakaci

今天被问到机壳开孔的事.
曾几何时,记得在书看到说,孔要开又细又长的缝.
并且长的一边要和涡漩路径一致.
问题来了,这个孔的长度和宽度怎么定?有没有公式可以参考?还有这个磁路径怎么考虑是不是和孔的长的一边一致?还有人说孔还是圆的好,理由是笔记本和台式电脑上面的孔很多都是圆的.

有大牛了解的话请指教一二, thanks

cola

5 、缝隙与开孔对电磁屏蔽的影响
5. 1 缝隙对屏蔽的影响
当屏蔽体存在缝隙时，对反射和衰减的影响较大。
反射：当缝隙最大尺寸大于 λ/4时，几乎没有屏蔽效果；小于λ/20时有基本的屏蔽效果，小于λ/100时有理想的屏蔽效果。当缝隙的深度较大时，由于多次反射的累计效果，可以大大提高缝隙的屏蔽效果，这就是波导通风板的原理。
衰减：缝隙对电磁波衰减的影响见下图所示，可见由于缝隙的存在减弱了衰减作用。



图1
如图 2所示，设在金属屏蔽体中有一无限长缝隙，其间隙为g，屏蔽体厚度为t，入射电磁波的磁场强度为H 0 ，泄漏到屏蔽体中的磁场强度为H p ，当趋肤深度§>0.3g，有 H p ＝H 0 -?t/g
公式表明： t越大，g越小，泄漏越小。当缝隙的直线尺寸接近波长时，屏蔽体本身可能成为辐射体



图2
单个缝隙的屏效近似计算（平面波）
SE = 20 lg (1+N)2/4N + 27.3t/g
式中： N = j 6.69 f g X 10-5 f : 频率(MHz)
g: 缝隙的长度(cm) t : 缝隙深度(cm)
实际应用中困难在于缝隙的长度 g如何取值，应该根据紧固点的距离、零件的刚性以及结合面的表面特性决定最终取值。从经济性和可操作性的角度考虑，紧固点距离取以下经验值：
对于型材、压铸件之间的配合，取150 - 200，甚至更大；
对于钣金件之间，特别是单层板直接连接，例如右图，取20-50。
具体取值还需考虑缝隙的深度以及基材的刚性和表面状态等因素。例如，当折弯次数多时，由于零件的刚性好，可以取大值；如果仅仅是单层钢板（或铝板）直接压紧，由于刚性差，应该取小值。
举例：两个1.5mm钢板，折弯10mm，螺钉间距25mm，屏效大约为1GHz：35dB。
从工程实际的角度看片面要求紧固点多是不实际的，再者一般要求缝隙的最大尺寸为mm级，单单要求紧固点多也是没有意义。为了提高缝隙的屏效，可采取的措施有：
提高零件的刚性、表面精度等
增加缝隙的深度
在缝隙中安装屏蔽材料
5. 2 开孔对屏蔽的影响
由于散热、安装按钮、开关等原因，需要在屏蔽体上开圆形、正方形或矩形的孔洞，如图 3所示，这时应注意孔的方向，以保证涡流能在材料中的均匀分布。显然（d）效果较好，（b）和（c）不能达到屏蔽要求，有可能成为狭缝天线。设孔面积为S，屏蔽体面积为A，当满足A>>S,圆孔的直径或方孔的边长比波长小的多时，有 H p ＝4（S/A） 3/2 H 0
若有 n个孔构成阵列孔，则： H p ＝4n（S/A） 3/2 H 0



图 3
在实际使用中，阵列孔的屏效工程计算公式如下：
SE = Aa + Ra + Ba + K1 + K2 + K3
Aa：孔的传输衰减
Ra：孔的单次反射损耗
Ba：多次放射修正
K1：孔个数有关的修正项
K2：趋肤深度不同引起的低频修正项
K3：相邻孔耦合的修正项
该计算公式经过美国军方某实验室反复测试验证过，是比较实用的计算公式。
举例：
钢板，孔径 3.2，间距4.5，板厚1.2，数量900个，屏效30MHz:50dB，1GHz: 35dB
5. 3 提高开孔的屏蔽效能的措施
对于阵列孔，影响因素最大的是孔的深度，其次是孔的最大尺寸。当散热与屏蔽存在矛盾时，比较理想的方式是增加孔的深度，同时增加孔的最大尺寸，或者减小孔的最大尺寸，同时减小孔间距（增加孔的数量）。
工程实际中，阵列孔的屏蔽效能最高为30dB/1GHz。如果需要更高等级，或者屏蔽和散热矛盾十分突出，可以考虑采用波导通风板。波导通风板的屏蔽效能可以十分高（一般至少可以达到60dB/1GHz），孔隙率大（高于90%），是一种理想的通风方式。但必须注意其昂贵的价格，还有目前应用还不成熟，除非特殊情况，一般不建议使用。
通风孔的屏蔽效能稳定性、一致性十分好，设计时基本上不必考虑安全余量问题。
5. 4 屏蔽开孔部件的选用
为了减少辐射，一般情况下对开孔可以进行屏蔽。屏蔽材料大致分为 5 类 ：
1. 金属丝网
金属丝网是通过对金属薄板切缝，再整体拉伸而制成的。金属丝网通风量大，成本低，是目前通风孔屏蔽（民用）主要采用的一种方法。但这种材料的最大缺点是高频性能较差，尤其对高于 500MHz以上的电磁波几乎不起屏蔽作用，因此已不能满足现代电子设备的屏蔽要求。
2. 打孔金属板
打孔金属板是在金属板上采用数控钻床（冲床）打出通风孔阵而制成的，是目前各类设备，尤其是民用设备应用最多的一种通风屏蔽形式，所具有的优点与金属丝网相同。这种材料的缺点仍然是高频性能较差，其屏蔽效能随频率的增加而以 20dB/10倍频程下降。（例如Φ3孔阵的打孔金属板在1GHz时，屏蔽效能只有20dB左右），从而大大限制了打孔金属板的使用范围。
3.波导通风窗
铝制波导通风窗：铝制波导通风窗是采用普通铝箔经涂胶粘接、拉伸成型、固化、与外框连接、导电处理等工艺过程而制成的。具有通风量大、重量轻、高频性能好的突出优点，是目前各类电子设备，尤其是军用电子设备应用最多的屏蔽通风部件。其不足是通风窗由铝材制成，因而其低频磁屏蔽效能较差。
钢制波导通风窗：钢制通风波导窗是采用碳钢带经冲压成型、拼接、真空钎焊而制成的。与铝制通风波导窗相比，其最突出的优点是低频磁屏蔽效能较高，整体刚性好，特别适用于频带较宽、应用环境恶劣的设备。
4.铝带叠压网通风窗
铝带叠压网通风窗采用多层表面涂有聚乙烯粘接材料的铝制带状物（宽度约 2 ~ 3mm）叠压而制成的，除了有一定的屏蔽效能外，还具有滤尘的作用。由于铝制带状物具有较大的间隙，因此其低频和高频屏蔽效能都较低。
5.发泡金属通风窗
发泡金属通风窗是由经特殊工艺制成的带有大量层叠微孔的镍、铁等发泡金

南子

曾几何时,记得在书看到说,孔要开又细又长的缝.
哪本书上这样写的啊?我晕

南子

为什么不用长的细缝呢?长的细缝和大的孔没多大区别,NND,不知道怎么描述. [s:6]

南子

反射：当缝隙最大尺寸大于 λ/4时，几乎没有屏蔽效果；小于λ/20时有基本的屏蔽效果，小于λ/100时有理想的屏蔽效果。当缝隙的深度较大时，由于多次反射的累计效果，可以大大提高缝隙的屏蔽效果，这就是波导通风板的原理。
KAKACI,你仔细看下他的文章吧,"缝隙最大尺寸",是看最大尺寸的!!!!

amo

这么理论的东东 ，俺不知道。

俺只知道，避免用细缝，特别是长的。

如果还想知道更多，把电磁兼容原理好好看看~~

机械的EMC忘了好多~~

xzxi

可以用安培定则阿，根据电流方向来判断感应的磁场方向，假设有一块PCB上面有走横线走竖线，看成X轴Y轴，那么周遭的磁力线就是环着X轴Y轴的一个一个圈(环形闭合曲线)。在Z轴方向的走线少磁场通量也就相应的小。
再把屏蔽体看成导体，当磁力线变化时，该导体就会产生感生电流，根据楞次定律，该感生电流和PCB上的相应走线电流应该是平行的。屏蔽体上的开孔会造成该电流的走线途经增加，阻抗变大，当走线长度靠近波长的入/4时反而会在屏蔽体上再产生辐射，电路阻抗的增大也会导致屏蔽效果的下降。
如果有把握对敏感频率点的电流方向作出判断，在屏蔽体上顺着这些敏感电流方向开细长的缝效果会好过圆孔的口。而在Z轴上我们可以开圆形的孔，这样可以对任意方向的电流都有最小的途径增加量。

billhuang

使用圆形孔是因为同样的面积，圆的尺寸是最小的，比正方形和其他都小。对其他项目比如thermal有帮助。

shuangcong

长的细缝在长的方向上几乎没有任何屏蔽能力，所以肯定不可取的，看看现在屏蔽房的通风波导已经从很久以前正方形变成现在的六角形蜂窝就知道什么是发展趋势了

aluo

引用第16楼kakaci于2007-05-25 09:19发表的“”:
楼上的说法没有理论根据哦~~
按你的说法圆形的不更好。

具体涡旋电流这类理论不太懂,
不过实际的开孔要考虑的问题怕不是那么简单吧?

thermal上要求散热;
mechanical要求机械强度, 颗制造性;
EMC要求屏蔽;
safety要求控制开孔大小防止起火触电等危险;

圆孔没什么不好, 估计和强度什么相关吧;