电磁屏蔽方舱的优化设计研究

电磁屏蔽方舱的优化设计研究

发表时间：2019-02-22T11:00:28.110Z 来源：《防护工程》2018年第32期作者：张利军成丁雨宋甲宁牛海峰王晋会

[导读] 电磁屏蔽方舱不管从设计方面还是工艺方面都是一项实践性非常强的工程技术，但是容易在施工的过程中影响系统的整体屏蔽效能。

山西中电科技特种装备有限公司山西太原 030032

摘要：电磁屏蔽方舱具有良好的防护性能与封闭性能，是一种各方面性能都较好的电磁保护载体，被广泛应用于武器系统、指挥中心以及医疗保护体系中。要想提升战斗力，需要保证方舱良好的电磁屏蔽性能。对电磁屏蔽方舱的基本原理进行研究，对电磁屏蔽方舱的生产流程进行了分析，对提高动态范围的方法进行总结，以提高系统的准确性。

关键词：电磁屏蔽方舱；屏蔽效能；优化设计

自海湾战争、阿富汗战争以来，在高技术的条件下，现代战争中的发展趋势逐渐凸显。在信息化发展如此迅速的年代，战争电磁环境变得越来越复杂，如果不能采取有效的措施，将会导致战场指挥紊乱，影响装备性能，从而造成战争的失败。电子设备需要在电磁环境中得以工作，当电磁辐射超过一定的设定时，电子设备将会失去它的功能。在战争环境中，各种电子设备都处于十分恶劣的环境中，屏蔽条件容易遭到破坏，目前的电子设备防护容易受到攻击。电磁屏蔽在现代战争中有着非常重要的意义，一旦受到电磁干扰，将会造成通讯终端、武器失灵，战争将会以失败告终。因此，提高方舱的电磁屏蔽性能非常有必要。

1.方舱电磁屏蔽的原理

利用金属屏蔽体对外部产生的辐射进行屏蔽，还可以使用相同的屏蔽量对内部产生的电磁泄露进行屏蔽。不管是简单的配置还是复杂的配置，发生电磁干扰需要有干扰源、途径与设备。传导耦合与辐射耦合作为两种重要的传播方式，在进行方舱设计时，以控制辐射传播为主。电磁屏蔽的静电屏蔽，用于防止静电场带来的影响；非静电屏蔽是为了防止电磁场带来的影响。方舱舱体的电磁屏蔽则是采用的非静电屏蔽[1]，用于防止发生交变电场。对方舱进行电场屏蔽设计时，要注意选材、舱体接地是否良好、较少屏蔽体的开孔数量。磁场屏蔽分为低频与高频之分，低频主要是利用高导磁材料，构成一种低磁阻，沿屏蔽体通过，屏蔽体的材料越厚说明屏蔽性能越好；高屏蔽是利用涡流作用进行外部的电磁屏蔽，当交变电磁场被金属材料的孔洞包围时，金属材料就会形成一种涡流作用，产生的磁场将会与原有磁场相反，从而将部分的磁场进行消除，通过这样的方式达到电磁屏蔽的效果。

2.对电磁屏蔽方舱的屏蔽效能进行优化设计

电磁屏蔽方舱与普通的方舱区别在于技术要求不同，在组装的过程中要考虑到舱体中每一个组成部分的电气连续性，从而满足屏蔽效能的指标。因此在进行电磁屏蔽方舱设计时，从零部件开始，每一道工序都是严格按照工艺流程进行，零部件的加工质量决定了方舱电磁屏蔽效能的好坏。如果零部件在制造的过程中出现失误，将直接影响到方舱的屏蔽效能，影响屏蔽的等级[2]。

2.1机柜优化

随着信息化的不断推进，电磁屏蔽方舱内部的空间越来越紧张，现有的舱内空间已经无法满足电磁屏蔽效能的相关测试标准，需要对方舱的内部进行优化设计。对整个方舱的内部进行电磁屏蔽效能的测试时在有一定的限制情况下，要保证相应的标准。利用电磁场的相关知识进行推断，机柜的反射条件会影响舱内的接收信号，这会影响屏蔽效能的效果。电子方舱具有电磁屏蔽的功能，结构完全封闭，为了解决设备的散热问题，需要采用大功率的制冷空调进行降温，直接向舱内送冷风。在方舱的内部设置了三个机柜，空调回风孔口设置在方灿高的高端，另外两个是高功放机柜。单个高功放的机柜上安装了六个发射机，发射方舱中安装了两台制冷空调，方舱的顶端设置了制冷风道。高功放机柜从上到下分布了六个发射机单元，发射机的热量需要通过轴流风机排到高功放机柜的后面，从整体的制冷量和发热量进行分析，空调制冷完全可以满足散热要求。

对方舱整体进行优化，设备在自然条件写需要通过环境测试和验收，在使用的过程中，如果太阳直射将会使方舱的内部温度升高，将方舱移到有遮挡条件的环境下，方舱的温度可以保持正常。虽然使用大功率的空调进行降温可以为方舱中注入冷空气，但是从热设计理论进行分析，设备需要有合理的风道设计进行降温。对于方舱整体的风道设计是具有优化空间的，方舱高的制冷空调可以设置在前端，高功放机柜的热量会通过发射机排到柜体的后面，不利于风道的设置。基于此，可以通过三个方面优化设计，改善方舱的散热：（1）增加壁板的厚度；（2）优化方舱的布局；（3）增加隔离板，优化散热风道。优化设计后，方舱内机柜的环境温度得到了有效的改善，为方舱内提供了良好的环境。

2.2屏蔽舱门的优化设计

舱门作为方舱舱体电磁泄露的主要途径，舱门的性能高低对整个舱体的屏蔽效能非常重要，在设计的过程中要充分考虑影响舱门屏蔽效能的因素。屏蔽舱门的材料选择要格外注意，尽量选择良导体，比如铜、铝；屏蔽方舱的舱体需要有较好的接地性；考虑到制作工艺和使用成本，选择高磁导率的钢，铜和铝需要有较高的电导率，这样才可以实现较好的屏蔽功能。针对舱门的位置需要有较高的电磁屏蔽功能，可以采用涂覆的方式增加屏蔽效能。采用双刀指簧屏蔽门，门刀和门框要采用钢板，将其拼焊成型，再进行镀铜处理；屏蔽舱门缝隙也要格外注意，簧片是舱门设计优化中一个重要的要素，簧片的材料表面要有足够的硬度，压缩量以及门体的连接方式都会给舱门的屏蔽效能带来较大的影响。可以采用铍青铜簧片实现弹性变化，簧片与其他的金属构件有一定的接触压力，可以实现高弹性的性能，从而消除门框和门之间的缝隙，达到良好的接触性能，从而实现高性能的电磁屏蔽效能。

2.3方舱孔口优化设计

方舱孔口是方舱与外界进行数据交换的重要通道，是导致电子屏蔽效能出现泄露的薄弱环节，对方舱孔口进行优化设计是保证孔口电磁屏蔽效能的关键。孔口框架与转接板的加工质量决定了方舱孔口的电气连续性，强化孔口框架和转接板的质量可以保证方舱孔口的电磁屏蔽效能不受破坏。对孔口进行装配的过程中要注意电气的连续性，孔口的框架与方舱的蒙皮在进行铆接之前，要清理铆接面，并安装弹性导电，导电衬垫要具有良好的电接触功能，导电衬垫的压缩量要进行合理控制，以保证较好的屏蔽效果。

结束语

电磁屏蔽方舱不管从设计方面还是工艺方面都是一项实践性非常强的工程技术，但是容易在施工的过程中影响系统的整体屏蔽效能。