CN103635040B - 一种电力载波产品的外壳及其应用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电力载波产品的外壳及其应用方法，该外壳包括内层、外层和中间层，其中内层和外层是塑料材质的，中间层是金属材质的。该外壳所包括的金属材质的中间层既起到了屏蔽作用，又能利用涡流消耗掉部分电磁波，塑料材质的内层和外层起到了绝缘的作用。因此该屏蔽外壳既能阻止屏蔽外壳外面的电磁波对外壳里面电子器件的干扰，又能阻止外壳里面的电磁波对外壳外面电子器件的影响，以简单的方式取得了屏蔽好的效果。
Description
技术领域
本发明涉及空间辐射干扰领域，尤其涉及一种电力载波产品的外壳及其应用方法。
背景技术
低压电力载波通信产品包括低压电力载波通信模块、电力载波采集器、电能表、集中器以及集中器上的GPRS模块等。
目前，各个厂家对电力载波产品的电磁兼容（EMC）的静电（ESD）、雷击、浪涌（Surge）、电快速脉冲群（Electrical Fast Transient/Burst）以及传导干扰（CE）等方面的测试和考虑比较多，对空间辐射（RE）没有引起足够的重视，其实空间辐射对电力载波产品的影响也是不容忽视的。
一方面电力载波产品通过空间辐射干扰着其它电子设备（属于EMI电磁干扰方面），另一方面空气中的电磁波也同样对电力载波产品进行着干扰（属于EMS电磁抗扰度）。电力载波产品中的印刷电路板（PCB）回路、电子器件以及导线等都可以等效成一个电容和天线串联的模型，一直不停地在发送和接收着电磁波，这些干扰信号都会影响电子器件和电力载波产品的正常工作。
目前，市场上的电力线载波通信产品的外壳的材料都是塑料的，对电磁波来说都是透明的，可以几乎毫无损失的穿透。各个生产厂家在设计电力载波产品时并没有考虑空间辐射干扰的问题，并且人们在遇到电力载波信号受到干扰的时候基本上也会排除空间干扰的因素。随着电力载波产品和其它电子产品的增多，空间辐射干扰的问题越来越严重。
发明内容
为了解决现有技术中电力线载波产品空间辐射干扰越来越严重的问题，本发明提出了一种电力载波产品的外壳及其应用方法，该外壳不仅能够减少各个电力载波产品之间的干扰，还可以降低电力载波产品PCB上的电子器件之间的相互干扰。
本发明一方面提出的一种电力载波产品的外壳，包括内层、外层和中间层，其中内层和外层是塑料材质的，中间层是金属材质的。
本发明的另一方面提出了一种电力载波产品的外壳的应用方法，将电力载波产品的外壳设置为内层、外层和中间层，其中内层和外层是塑料材质的，中间层是金属材质的；
在所述中间层的外表面设置光滑的球形凸面或者抛物面凹面；
外部电磁波射向球形凸面或者抛物面凹面时，通过球形凸面的球心或者抛物面凹面的焦点的电磁波反射回去。
本发明的再一方面一种电力载波产品的外壳的应用方法，将电力载波产品的外壳设置为内层、外层和中间层，其中内层和外层是塑料材质的，中间层是金属材质的；
在所述中间层的内表面设置光滑的球形凸面或者抛物面凹面；
内部电磁波射向球形凸面或者抛物面凹面时，通过球形凸面的球心或者抛物面凹面的焦点的电磁波反射回去。
由于该外壳所包括的中间层既起到了屏蔽作用，又能利用涡流消耗掉部分电磁波，外壳的内层和外层起到了绝缘的作用。因此该屏蔽外壳既能阻止屏蔽外壳外面的电磁波对外壳里面电子器件的干扰，又能阻止外壳里面的电磁波对外壳外面电子器件的影响，以简单的方式取得了屏蔽好的效果。
附图说明
图1是本发明实施例的电力载波产品外壳的截面示意图。
图2是本发明实施例的电力载波产品外壳球形凸面的立体示意图。
图3是本发明实施例的电力载波产品外壳抛物面凹面的立体示意图。
具体实施方式
如图1所示的一个电力载波产品的外壳，其包括内层、外层和中间层。其中内层1和外层2是塑料材质的，中间层3是金属材质的。如图1所示，外壳的上盖和下底的中间层的上下表面布满了球形凸面4，侧壁的中间层布满了光滑的抛物面凹面5。
根据光线的反射可知，垂直镜面的入射电磁波的反射路径将沿原路返回。过光滑球面的圆心的入射电磁波必定垂直于球面，所以过光滑球面圆心的电磁波也必定沿原路返回。由抛物线的性质可以知道，过抛物线焦点的电磁波经过抛物面反射以后会沿着抛物面的对称轴的方向。
接地的空腔导体，既可以屏蔽外电场对于空腔以内的元器件的影响，也可以屏蔽空腔以内的电场对于外界的影响。因为这时空腔以内的电场强度总是为0，则即使有电荷存在，使得空腔的内、外表面都有感生电荷，但其外表面的感生电荷通过地线而与大地中和了，相应地内表面的感生电荷及其影响也就消除了。
在电磁场（电磁波）中，导体表面将要吸收、损耗电磁场的能量，使得电磁场的传播从导体表面往里面是指数式衰减的（即电场和磁场的振幅是指数式衰减），这种现象就是趋肤效应。利用趋肤效应即可阻止高频电磁波进入导体内部，以实现电磁屏蔽，因此可采用适当厚度的金属来制作电磁屏蔽罩。由于趋肤电流是一种涡流，所以能损坏一部分电磁波。
为了获得有效的电磁屏蔽效果，导体屏蔽层的厚度必须接近于电磁场的趋肤深度。电导率越高的材料，趋肤深度就越小。对于500kHz的电磁波频率，Cu和Al的趋肤深度分别约为0.094mm和0.12mm，因此较薄的铜片或铝片就能够实现较好的屏蔽了；对于高频电磁场，一般不采用铁磁材料的磁屏蔽，因为铁磁材料有较大的磁滞损耗和涡流损失，会造成谐振回路品质因素（Q值）下降。因此我们采用Fe来制作屏蔽罩，并且使其厚度大于0.5mm，这样效果更好。
当金属层的材料是铁（Fe）时，优选厚度为5mm的铁皮，其中球形凸面的直径也为5mm，抛物凹面的开口宽度为5mm，其焦距为1mm左右），其中金属层优选地可以是带球形凸面和抛物面凹面的金属层。
如图2所示，从上下壁来看，如果当球形小凸点的直径足够小时，对于从任何方向射来的电磁电波来说都会经过至少一个小凸点的球心，因此在球形小凸点的表面会将射来的电磁波按原路反射回去。这样的话，每个电子器件所产生的空间辐射干扰碰到上下壁时，都会按原路反射回来，从而减少了PCB板6上的电子器件7之间通过空间辐射的干扰。当然射到金属（例如铁材料）球形小凸点的电磁波不会都被反射出来，大部分的电磁波都在金属内部以涡流的方式损耗。
如图3所示，从侧壁来看，如果抛物面的焦距足够小时（抛物面的形状不变），对于从任何方向射来的电磁波来说都会至少经过一个抛物面的焦点，因此从抛物面的表面射出来的电磁波都会水平的反射出去，而不会反射到电子器件上，通过几个来回的反射也都会被金属的屏蔽层以涡流的方式损耗。
本发明的外壳一方面由于其中间夹层是金属铁的，既能屏蔽外壳外面的电磁波减少对屏蔽壳里面的电子器件的干扰，又能屏蔽壳里面的电磁波减少对外面电子器件的干扰，因而具有很好的屏蔽性；本发明的外壳另一方面由于其内层和外层的材料都是塑料的，因而绝缘性好，防止了漏电；本发明的外壳另一方面利用球面和抛物面的反射原理将各个方向的电磁波经过反射转成固定方向的，从而减少了各个电子器件通过反射造成的干扰，并且利用涡流的原理，使得经电磁波经过几次反射后损耗完毕，因而减少了相互干扰。
应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明而非限制，本发明也并不仅限于上述举例，一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。
Claims (8)
1.一种电力载波产品的外壳，其特征在于：所述外壳包括内层、外层和中间层，其中内层和外层是塑料材质的，中间层是金属材质的，在外壳上盖和下底的中间层的上下表面布满光滑的球形凸面，在外壳侧壁的中间层布满光滑的抛物面凹面。
2.根据权利要求1所述的外壳，其特征在于：其中中间层的材质是铁。
3.根据权利要求1或者2所述的外壳，其特征在于：其中中间层的厚度大于0.5毫米。
4.根据权利要求3所述的外壳，其特征在于：其中中间层的厚度是5毫米。
5.一种电力载波产品的外壳的应用方法，其特征在于，
将电力载波产品的外壳设置为内层、外层和中间层，其中内层和外层是塑料材质的，中间层是金属材质的；
在位于外壳上盖和下底的中间层的上下表面布满光滑的球形凸面，在位于外壳侧壁的中间层布满光滑的抛物面凹面；
当外部电磁波射向球形凸面或者抛物面凹面时，通过球形凸面的球心或者抛物面凹面的焦点的电磁波反射回去。
6.根据权利要求5所述的一种电力载波产品的外壳的应用方法，其特征在于，还包括，外部电磁波在所述中间层的金属内部以涡流的方式损耗。
7.一种电力载波产品的外壳的应用方法，其特征在于，
将电力载波产品的外壳设置为内层、外层和中间层，其中内层和外层是塑料材质的，中间层是金属材质的；
在位于外壳上盖和下底的中间层的上下表面布满光滑的球形凸面，在位于外壳侧壁的中间层布满光滑的抛物面凹面；
当内部电磁波射向球形凸面或者抛物面凹面时，通过球形凸面的球心或者抛物面凹面的焦点的电磁波反射回去。
8.根据权利要求7所述的一种电力载波产品的外壳的应用方法，其特征在于，还包括，内部电磁波在所述中间层的金属内部以涡流的方式损耗。
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