车载系统中车辆电磁屏蔽设计

车载系统中车辆电磁屏蔽设计随着通信技术的发展，车载通信及电子对抗系统中集成的电气及电子设备越来越多，导致系统电磁环境复杂。为保证设备正常工作，系统稳定可靠，电磁屏蔽设计必不可少。本文在电磁屏蔽设计的理论基础上，对某车载系统中车辆电磁屏蔽进行设计研究，保证了系统正常运行及安全使用。标签：车载系统，电磁兼容，电磁屏蔽1引言现代信息社会涌现出多种复杂的车载电子系统，在有限的空间和平台集成了大量的电子信息设备，这些设备之间通过电磁场辐射和信号传导相互影响，使得电磁兼容问题成为系统设计和使用中必须面对的问题。电磁屏蔽的作用是切断电磁波的传播路径，从而消除干扰。电磁屏蔽设计是车载系统电磁兼容设计的重要组成部分。在处理电磁干扰问题的各种手段中，电磁屏蔽是最基本和有效的。其最大好处是不会影响电路的正常工作。故不需要对电路做任何修改。2屏蔽材料的屏蔽效能估算电磁波在穿过屏蔽体时会发生能量损耗，具体可分为:反射损耗和吸收损耗。反射损耗：当电磁波入射到不同介质的分界面时，因反射现象引起的电磁能量衰减称为反射损耗，用字母R表示。电磁波穿过屏蔽体的反射损耗应为两个界面上反射损耗的总和。反射损耗的计算公式如下：多次反射修正因子：电磁波在屏蔽体界面进行多次反射后，会有一部分泄漏到空间中。应该考虑进屏蔽效能的计算。这就是多次反射修正因子，用字母B表示。故屏蔽材料的屏蔽效能为：（4）3影响屏蔽效能的因素从屏蔽效能计算公式可以得出一些对工程实践有指导意义的结论。根据这些结论，在电磁屏蔽设计时，应注意以下问题：材料的导电性和导磁性越好，屏蔽效能越高，但实际中的屏蔽材料不可能兼顾这两方面。工程实际中屏蔽材料的选择，应根据电磁干扰特点来决定侧重于导电性还是导磁性。频率较低时，反射损耗是主要的屏蔽机理，应侧重选用导电率较高的屏蔽材料。频率较高时，吸收损耗是主要的屏蔽机理。应侧重选用导磁率较高的屏蔽材料。反射损耗与屏蔽体到辐射源的距离有关。电场辐射源，距离越近，则反射损耗越大；电磁场辐射源，距离越近，则反射损耗越小。正确判断辐射源的性质，决定选择靠近或远离屏蔽体是屏蔽设计的一个重要内容。电场波是最容易屏蔽的，平面波其次，磁场波最难屏蔽。对于低频磁场，要采用高导磁材料，甚至采用具有高导电性和高导磁性复合材料。4车载系统电磁屏蔽设计在车载系统中，车内外具有不同的复杂电磁环境，通过对车载系统进行完善的电磁屏蔽设计，可以隔绝内外电磁环境，切断电磁波传输通道，保证系统电磁兼容。4.1前挡和车窗的屏蔽汽车前挡和车窗是电磁波进入车体内的最主要通道。为保证系统正常工作，需要对汽车前挡和车窗玻璃进行屏蔽处理。目前，玻璃电磁屏蔽技术有三种，第一种是夹丝网屏蔽玻璃，将经过导电防腐蚀处理的高密度金属丝网通过特殊工艺夹入两层玻璃或聚丙烯树脂之间。具有结构坚固、透光性好、屏效高、安全性好等优点。一般情况下夹丝网屏蔽窗屏蔽效能和透光率成反比，故在选择夹丝网屏蔽窗时，要综合考虑透光性和屏蔽效能，折中选择。第二种是镀膜玻璃，采用金属熔射、真空蒸镀、阴极溅射、电化学沉积等方法在玻璃表面覆盖一层透光的ITO导电薄膜。在不影响透光性能的前提下可以提高EMI屏蔽效能。第三种是透光导电聚脂膜，在透明的聚脂膜上喷镀有高导电性的涂料后，在镀层外覆盖一种既可增加透光率又可保护镀层的特制薄膜。这种结构具有较高的透光率，工艺简单，造价低。4.2孔缝的处理汽车存在的大量孔缝，是电磁波进入车体的主要途径，需进行屏蔽处理。主要包括金属结合缝和通风冷却孔。金属结合缝处的屏蔽可按照以下方式来处理:增加金属搭接面，减小电磁干扰的进入和泄漏。可以采用指形簧片或螺旋管电磁密封衬垫实现。将汽车接缝处原有的橡胶条更换为导电橡胶，可以较好的实现缝隙的气密性和电磁密封。通风冷却孔的屏蔽处理：覆盖金属丝网是工程应用中通风孔洞电磁屏蔽最为常见的一种方式。具有结构简单，成本低，通风量较大，易于安装等特点。能满足一定的屏蔽要求。使用穿孔金属板具有成本低，结构坚固，较好的EMI抑制能力等特点，屏蔽效能随着孔洞的增大而降低。截止波导蜂窝板广泛用于在较宽的频带范围内，需要高效电磁屏蔽的场合。既可满足通风散热要求，又具有高效的电磁屏蔽效能。4.3电控系统和仪表的屏蔽汽车电控系统和仪表正常工作是车载系统安全使用的前提，如果受到电磁干扰，轻则影响车辆性能，重则引发安全事故，因此做好电控系统和仪表的电磁防护是保证车辆性能和系统安全最为直接的手段。汽车电控系统和仪表主要安装于驾驶舱和车体内饰中，不具备电磁防护能力，成为了电磁干扰耦合的敏感部位。可采取如下屏蔽措施：使用导电涂料。在汽车内饰塑料壳体内均匀涂覆导电涂料，可以获得优良的屏蔽效果。使用金属隔板或壳体。对重点保护部位、部件或区域，设计金属屏蔽隔板或壳体，进行整体或部分电磁屏蔽隔离。使用导电胶带或导电布进行粘贴及缠绕处理。汽车显示仪表可以粘贴透光导电聚酯膜，能达到一定的屏蔽效果。4.4线束的屏蔽汽车上存在着大量线束，未采取屏蔽措施，成为了电磁干扰良好的接收天线，极易形成电磁干扰。因此做好线束的屏蔽可提高车载系统抗电磁干扰的能力。汽车线束适用的屏蔽形式如下:

1)1)穿防波套;2) 使用导电材料采用螺旋形缠绕方式进行屏蔽。汽车线束存在分叉多、接头繁杂、粗细不均等特点，采用穿防波套方式屏蔽，存在接头、分叉处难于处理、施工难度较大、体积重量难以保证等问题；采用电磁屏蔽胶带、金属屏蔽缠带或屏蔽密封缠带更容易实现电磁屏蔽，且屏蔽效果也较为理想。使用金属屏蔽缠带缠绕线束时，应先对主线束包裹后端接，然后再缠绕支路电缆，在开始和结束螺旋缠绕时，最少应重叠缠绕两层。推荐采用导电环氧树脂胶进行电缆屏蔽端接；使用电磁屏蔽胶带或屏蔽密封缠带时，直接缠绕便可形成紧密的EMI密封。5结束语本文在屏蔽材料的屏蔽效能分析基础上，对某车载系统车辆进行电磁屏蔽设计。通过对汽车前挡及车窗玻璃，孔缝、电控系统和仪表、线束等的屏蔽处理，达到了良好的效果。减轻了车载系统中任务设备对车辆及内部人员电磁干扰影响，保证了系统的正常运行及安全使用。参考文献：白同云