射频放大器与高压电源组合系统的电磁屏蔽设计
在通信、雷达、医疗设备（如MRI、粒子治疗）及科学研究装置中，常能见到射频放大器与为其供电的高压电源紧密集成的组合系统。射频放大器通常需要数百瓦至数千瓦的脉冲或连续波功率输出，其工作电压可达数千伏，且涉及高频（从数兆赫兹到数吉赫兹）大功率信号的生成与放大。而为射频功放管（如行波管、速调管、固态功放模块）提供板压、栅压等的高压电源，本身也是一个强力的电磁噪声源。这两者共处一室，若电磁兼容设计不当，极易形成相互干扰：高压电源的开关噪声可能调制或污染射频信号，导致输出频谱不纯、噪声基底抬升；反之，大功率射频信号也可能通过辐射或传导耦合，干扰高压电源的敏感控制电路，导致其工作不稳甚至损坏。因此，对这种组合系统进行周密而严格的电磁屏蔽设计，是确保整个系统性能与可靠性的生命线。
电磁屏蔽设计的核心目标是建立一个分层次的、完整的“法拉第笼”体系，将干扰限制在产生区域，并保护敏感区域免受入侵。这需要从机箱、内部模块划分、线缆进出及接地系统等多个维度进行系统规划。
首先是机箱级的总体屏蔽。整个系统的外部机箱应采用导电性良好的材料（如铝板、镀锌钢板）制成，所有面板之间的接缝应尽可能减少，并采用电磁密封衬垫（如导电橡胶、指形簧片）来填补缝隙，确保电气连续性。通风孔需使用蜂窝状波导板，其孔径尺寸需根据需屏蔽的最高频率（通常考虑射频放大器的谐波频率）来设计，使截止频率高于此频率，这样电磁波便无法有效通过。观察窗如需采用，则应使用夹有金属丝网的屏蔽玻璃或导电镀膜玻璃。所有操作旋钮、开关、仪表都需通过屏蔽滤波器或波导管伸出面板。
系统内部必须根据干扰特性进行分区隔离。最典型的分区是将高压电源模块与射频放大器模块在物理上分隔开，中间用金属隔板隔断。这块隔板需要与机箱的顶、底、侧板良好搭接，形成独立的屏蔽隔间。高压电源隔间内，其开关变换器、高频变压器是主要的磁场与电场干扰源，可考虑在其外部再加装一个独立的屏蔽盒（通常由坡莫合金等高磁导率材料制成，用于屏蔽低频磁场，或铜、铝等材料用于屏蔽高频电场）。射频放大器隔间内，其功率放大电路、输出匹配网络及射频连接器是强辐射源，也需要局部屏蔽。两个隔间之间的所有必要连接线（如高压供电线、低压控制线、状态反馈线）都必须穿过安装在隔板上的滤波器阵列。
线缆的处理是屏蔽成败的关键，大部分电磁干扰是通过线缆“逃逸”或“侵入”的。为射频放大器供电的高压直流电缆，本身就可能像天线一样辐射开关噪声。因此，必须使用高质量的高压屏蔽电缆，其屏蔽层编织密度要高，且必须在两端与机箱的屏蔽壳进行360度的低阻抗搭接。电缆进入机箱或穿越隔板的位置，应使用馈通滤波器或屏蔽端子板。对于低压控制信号线和通讯线（如RS-232、RS-485、以太网），应使用屏蔽双绞线，并在线缆进入敏感区域处安装信号线滤波器，滤除共模和差模干扰。所有线缆在机箱内的走线应贴壁布置，避免形成大的环路天线，并尽量远离敏感的射频输入端口或电源的反馈采样电路。
接地系统设计必须遵循“单点接地”或“混合接地”的原则，以避免形成地环路。通常，会在机箱底部设置一块厚实的铜板或镀锌钢板作为主接地平面。机箱外壳、各模块的屏蔽壳、电缆屏蔽层等，都以最短路径连接到该接地平面。高压电源的“功率地”与射频放大器的“射频地”也应在这一点汇接。需要注意的是，射频地要求低电感接地，因此连接线要短而宽，或直接通过金属面搭接。所有接地连接必须牢固，避免使用漆层或氧化层绝缘，必要时使用星形垫圈刺破氧化层。
除了这些结构措施，电路层面的辅助设计也必不可少。在高压电源的输入输出端，应安装性能优良的电磁干扰滤波器，其设计需能抑制电源本身的开关频率及其谐波。射频放大器的供电输入端，除了直流滤波，有时还需加装铁氧体磁珠或共模扼流圈来抑制高频噪声回流。对于特别敏感的控制线路，可以采用光电耦合器或隔离变压器进行电气隔离，切断传导干扰的路径。
最后，整个屏蔽设计的有效性必须通过实际测试来验证。这包括在暗室中进行辐射发射测试，确保其满足相关电磁兼容标准；以及进行传导发射和抗扰度测试，验证系统内部模块间的相互干扰是否已被抑制到可接受水平。一套成功的电磁屏蔽设计，应能让高压电源与射频放大器这对“能量伙伴”在咫尺之间和谐共存、互不干扰，共同稳定输出纯净而强大的电磁能量。
