如何控制机柜上的缝隙和孔洞？

5.4.3.1 简介

我们曾在前面提到过，人们已可以从若干个供应商购置具有极佳EMC性能的，带有全屏蔽视窗和通风口的屏蔽机柜。但若为了装配或安装的需要而不经心地在机柜上随意增设门窗开孔或钻孔；采用不良滤波器安装技术；不良电缆屏蔽或屏蔽搭接；甚至在门窗处于开启状态下进行测试都会很容易地使这种良好的EMC性能完全丧失。上面的第5.4.2节已论述了为了电缆进出机柜而需要使用的电缆屏蔽或滤波技术。这一节我们主要讨论机柜上的缝隙和孔洞问题。

如图3-5-53中所示，一般地讲，屏蔽机柜上的孔洞和缝隙所造成的影响就有如存在一个意外隙逢天线。这类影响非常类似于由导体所形成的意外天线。不论一个缝隙是多么的窄（即便窄到仅为一层漆层或阳极化层的厚度）或它的形状像是一个迷宫那样曲折，换句话讲，即便没有可见光可以直接穿透它，它仍然会由于泄漏RF能量而使机柜的SE恶化。总之，一个屏蔽机柜的某个壁上的意外隙缝天线的存在会严重损害到它的SE。

图3-5-53 屏蔽上的缝隙是“意外天线”

在本书的第1篇的第4章中曾就机柜的良好屏蔽实践有过讨论，并就孔洞的存在和其他的问题也有过较详细的描述，这里就不再重复。

5.4.3.2 显示和控制

图3-5-54显示了如何将干净盒/肮脏盒的方法使用于一个必须贯穿一个屏蔽机柜壁组件的场合（比如一个显示器、仪表或控制单元）。这里应该注意的重要一点是，本来就在肮脏盒内的组件并不会从机柜屏蔽措施中获益。因此该组件本身必须具有在给定的EM环境条件下的恰当发射和抗扰度性能。

将显示单元设置在屏蔽的视窗后面会给出远为良好的EMC。这对VGA类型的LCD平板显示器来讲尤为如此。这类技术特别适合于在需要良好SE性能和需要控制的频率较高的场合。

视窗的屏蔽通常都是由黑化的细微金属栅网或一层导电的镀层（经常使用的是简称为ITO的铟锡氧化物）来形成的。该镀层通常又是以三明治的方法夹在两层透明的塑料平面层之间。而这两种结构在工艺上（金属栅网或镀层）又必须以金属对金属的搭接方式与在机柜屏蔽壁上为它的安装而开出的孔的四周形成搭接。图3-5-55显示的是刚刚成形的一个屏蔽视窗的半成品。读者可以清楚地看到它的周边还保留有的未裁去的多余栅网。就这一点上来讲，它的设计原则就是要保证金属栅网留有足够的余量以便在安装过程中能以360°的搭接方式搭接到屏蔽壁开孔的四周。

图3-5-56所示为采用不同类型屏蔽视窗材料所获得的SE的一些实际曲线。要注意的是，就材料本身来讲，曲线是在理想条件下的测量值。在工程实践中，影响一个机柜SE的好坏的主要因素通常会在相当程度上取决于它们的装配设计以及在机柜装配过程中装配人员的经验以及他们的工艺技巧。在给定的光学透射损耗和可视度下降的条件下，金属栅网形成的视窗屏蔽性能，一般地讲会优于导电涂层。但假如不经过仔细选择适当的显示像素尺寸的话，金属栅网屏蔽视窗会受到莫尔（Moiré）条纹效应的影响。所有的屏蔽视窗都会使显示亮度有所下降，因此，往往都需要提高背景亮度来获得较好的显示效果。

虽然将有些触摸式显示技术应用在屏蔽视窗上会有困难，但在屏蔽视窗后面采用触摸式显示屏可能是解决并增加人机对话能力问题的良好EMC解决办法。

蜂窝状金属也可以用于屏蔽显示，并且具有极好的SE值。但该技术的问题是它的视角非常之狭窄。但这个特点并不总是一个缺点。在比如安全应用中它倒是一个极为重要的优点。因为这使得监示人员只有处在屏蔽屏的正前方时才能清晰地观察显示内容。而站立在任何其他角度上的非操作人员是无法窥视的。但在工业应用中，这显然并不是一个我们所希望的特点。

图3-5-54 干净盒/肮脏盒方法应用到屏蔽上开孔的例子

图3-5-55 一个装配前的栅网屏蔽视窗半成品

(www.xing528.com)

图3-5-56 不同类型屏蔽视窗材料的SE比较

5.4.3.3 通风装置

在机柜上安装通风装置所形成的孔洞可以通过增设一个特殊设计的，由金属丝形成的栅网来完成屏蔽（所有的栅网网孔交叉点上都应以焊接方式形成）。同样地，覆盖整个孔洞的金属栅网的每根金属丝（导体）都应以金属对金属的搭接方式与屏蔽机柜壁的孔洞的四周形成电气搭接。网孔尺寸越小，所形成的SE的效果就会越好。直接在机柜壁上开凿出许多小槽或孔可以获得与在一个大孔上覆盖金属栅网所形成的相同的SE性能和通风效果。但从工艺过程来讲，它避免了使用金属栅网时所必须形成的RF搭接的需要。

眼下市场上已可以购置到制造厂商已预先装配好的各种不同尺寸的屏蔽栅网。所需要的只是将它们的四周配置上导电密封衬垫，然后再用螺栓将它们固定在机柜壁的正确位置上即可（当然，在机柜壁的该安装面的四周都必须具有高导电性能的金属表面以与覆盖栅网之间形成良好的搭接）。用于覆盖孔洞的栅网不仅有不同的构成方式，所使用的材料也各有不同。比如有些所使用的就是一般的金属丝（导体）设计形成的金属栅网，有些则是基于诸如金属棉绒或蜂窝状金属等某种独特的技术，以期获得更好的SE性能。图3-5-57所示就是其中的一些。

图3-5-57 由Chomerics公司生产的部分屏蔽通风栅网

正如本书前两篇中曾经提到过的，一种称之为截至频率以下波导技术能在几乎不对空气形成任何阻力的情况下提供良好的SE值。而这其中，蜂窝状金属通风装置板就是这种技术应用的一个典型例子。

图3-5-58 屏蔽机柜门和可拆卸面板的RF搭接

5.4.3.4 门和可拆卸面板

为了获得有用的SE，在机柜壁上的孔洞不仅应尽可能的少（甚至应该尽可能没有任何孔洞）而且还要尽可能的小。而那些不可避免使用的门和可拆卸面板则必须沿着它们的四周在尽可能多的位置上与机柜壁形成电气搭接。采用导线或金属带所形成的搭接，在频率高于几兆赫以上基本上就不会形成什么太大的屏蔽效果。图3-5-58显示了使用一圈弹性导电密封衬垫来形成门或可拆卸面板的搭接的详细安装情况。掺有镀银玻璃珠的聚氯丁橡胶就是这类导电弹性体材料中的一种。

图3-5-59 在机柜门四周使用指簧的例子

（由Feuerherdt公司生产）

EMC密封衬垫不仅能提供EMC密封，它还可以提供对环境的密封性能。如前所述，密封衬垫下面与它们配对的接触面积上不能具有任何涂层，并需要仔细选择所使用的材料以及所完成的金属镀层表面。这样做不仅可以为获得良好的EMC性能提供保障，而且也防止了在机柜的使用寿命周期中产生锈蚀的可能。

市场上可以购买到各种不同类型的密封衬垫和金属指簧。在选择密封衬垫时，要求综合考虑它的各种物理条件和性能。比如柔顺性能、压缩变形程度、它在电化序列中的位置以及诸如它的接触电阻这样的机械和电气性能等。一个经常开启的门可能会要求使用一个总是可以完全复原的柔性密封衬垫（在长期使用中始终保持它原有的性能，以使门仍然容易开启和关闭）。但这一点又往往会为低接触电阻的形成带来困难。指簧经常使用于门和可拆卸面板的周边。图3-5-59所示的就是这样一个应用的例子。其缺点是指簧的机械性能往往过于脆弱，从而在有些应用中经常很容易损坏。