航空航天行业中的RFI/EMI屏蔽关键建议
简介:
航空航天与防务行业一直是推动RFI/EMI屏蔽设计及产品发展的主要动力。在该领域实现电磁兼容 (EMC) 具有安全关键意义,而在日常生活中则通常仅表现为干扰问题。本文探讨了航空航天工程师面临的部分设计挑战,并介绍可选的屏蔽方案。
飞机在运行过程中可能经常遭受雷击,从而产生电磁脉冲 (EMP)。 电磁脉冲会对电子电路产生严重影响,因此需要为雷电提供安全导通路径,以避免造成损坏。空间环境情况有所不同;卫星处于电磁环境较为严苛的空间中,太阳耀斑可能释放日冕物质抛射。地球上的磁层可提供一定保护,但卫星不具备这一条件,因此需要采用屏蔽措施以保障卫星及其系统的安全。
电子系统集成度的提升意味着系统之间的电磁兼容性尤为重要,以确保其协同工作且不相互干扰。飞机越来越多采用电传操纵系统,而非纯机械系统,由复杂软件驱动计算机控制系统运行。用于测量飞行环境、飞行数据等的传感器需要相互通信,同时具备独立运行能力,并在系统失效或故障时提供冗余支持。
电子工程师对此较为熟悉,并会在设计中通过优化电路板布局、滤波、接地及信号完整性等方式,从源头降低EMI问题。然而,外壳屏蔽同样重要,可用于解决辐射发射及敏感性问题。设备外壳的接合面看似平整,似乎实现了完全金属接触,但在批量生产中无法达到理想平整度,因此会存在缝隙。这些缝隙类似狭缝,可能成为辐射天线。这种接合不平整问题可通过使用导电垫片并增加紧固件来改善,从而提升接触效果。
RFI/EMI屏蔽是一种针对电气问题的机械解决方式,外壳设计工程师需要了解可选垫片类型及其特性,并确保在外壳接缝、门板等位置预留足够安装空间。在航空航天领域,设备和系统的重量与尺寸十分关键,因此通常会采用微型化设计。这意味着提供给设计工程师的屏蔽方案也需要尺寸较小并具备良好的屏蔽性能。导电弹性体是航空航天应用中的常用方案,因为该材料可通过模塑、挤出或加工成微小组件,或直接沉积于硬件表面。有多种导电填料可满足不同屏蔽需求,而氟硅橡胶基材则具备耐燃油等性能。
设计目标应考虑最不利工况,并在设计初期就纳入屏蔽方案,因为对于未预留空间以容纳屏蔽垫片或组件的外壳,后期增加屏蔽往往难以实现。