第五章 屏蔽技術(shù)1

1、5.2 電屏蔽電屏蔽5.3 磁屏蔽磁屏蔽5.4 電磁屏蔽電磁屏蔽5.1 概述概述5.5 電磁屏蔽設(shè)計(jì)要點(diǎn)電磁屏蔽設(shè)計(jì)要點(diǎn)2. 目的目的： 限制內(nèi)部能量泄漏出內(nèi)部區(qū)域（主動(dòng)屏蔽）限制內(nèi)部能量泄漏出內(nèi)部區(qū)域（主動(dòng)屏蔽） 防止外來的干擾能量進(jìn)入某一區(qū)域（被動(dòng)屏蔽）防止外來的干擾能量進(jìn)入某一區(qū)域（被動(dòng)屏蔽）5.1 概述概述屏蔽的含義屏蔽的含義：用屏蔽體將電磁干擾能量限制在一定范圍內(nèi)。屏蔽體可以是用屏蔽體將電磁干擾能量限制在一定范圍內(nèi)。屏蔽體可以是導(dǎo)電的、導(dǎo)磁的、介質(zhì)的或帶有非金屬吸收填料的。導(dǎo)電的、導(dǎo)磁的、介質(zhì)的或帶有非金屬吸收填料的。3. 原理原理： 二次場理論（一次場作用下，產(chǎn)生極化、磁化形成二次

2、場二次場理論（一次場作用下，產(chǎn)生極化、磁化形成二次場); 反射衰減理論反射衰減理論兩種解釋形式不同，但本質(zhì)是相同的兩種解釋形式不同，但本質(zhì)是相同的4. 屏蔽的分類（按工作原理）屏蔽的分類（按工作原理） 電屏蔽電屏蔽：靜電屏蔽、低頻交變電場屏蔽（利用良好接地的：靜電屏蔽、低頻交變電場屏蔽（利用良好接地的 金屬導(dǎo)體制作）金屬導(dǎo)體制作） 磁屏蔽磁屏蔽：靜磁屏蔽、低頻交變磁場屏蔽（利用高導(dǎo)磁率材：靜磁屏蔽、低頻交變磁場屏蔽（利用高導(dǎo)磁率材 料構(gòu)成低磁阻通路）料構(gòu)成低磁阻通路） 電磁屏蔽電磁屏蔽：用于高頻電磁場的屏蔽（利用導(dǎo)體表面的反射：用于高頻電磁場的屏蔽（利用導(dǎo)體表面的反射 和導(dǎo)體中的衰減來隔離電磁

3、場的耦合）和導(dǎo)體中的衰減來隔離電磁場的耦合）屏蔽效能屏蔽效能( SE )屏蔽效能屏蔽效能：屏蔽體性能的定量評(píng)價(jià)。：屏蔽體性能的定量評(píng)價(jià)。定義定義：01ESEE01(dB)20 logESEE或或01HSEH01(dB)20 logHSEH或或電屏蔽效能電屏蔽效能磁屏蔽效能磁屏蔽效能E0、H0 未加屏蔽時(shí)空間中某點(diǎn)的電（磁）場；未加屏蔽時(shí)空間中某點(diǎn)的電（磁）場；E1、H1加屏蔽后空間中該點(diǎn)的電（磁）場；加屏蔽后空間中該點(diǎn)的電（磁）場； 無屏蔽場強(qiáng)無屏蔽場強(qiáng) 有屏蔽場強(qiáng)有屏蔽場強(qiáng) 屏蔽效能屏蔽效能SE （dB）10120100140100016010000180100000110010000001

4、120衰減量與屏蔽效能的關(guān)系衰減量與屏蔽效能的關(guān)系不同用途機(jī)箱對(duì)屏蔽效能的要求不同用途機(jī)箱對(duì)屏蔽效能的要求機(jī)箱類型機(jī)箱類型屏蔽效能屏蔽效能SE（dB）民用產(chǎn)品民用產(chǎn)品40以下以下軍用設(shè)備軍用設(shè)備60TEMPEST設(shè)備設(shè)備80屏蔽室、屏蔽艙屏蔽室、屏蔽艙100以上以上 分類分類：靜電屏蔽、低頻交變電場屏蔽：靜電屏蔽、低頻交變電場屏蔽5.2 電屏蔽電屏蔽 電屏蔽的作用電屏蔽的作用：防止兩個(gè)設(shè)備（元件、部件）間的電容性：防止兩個(gè)設(shè)備（元件、部件）間的電容性 耦合引起的干擾耦合引起的干擾靜電屏蔽靜電屏蔽原理原理：靜電平衡：靜電平衡要求要求：完整的屏蔽導(dǎo)體和良好接地：完整的屏蔽導(dǎo)體和良好接地2. 低頻交

5、變電場屏蔽低頻交變電場屏蔽目的：目的：抑制低頻電容性耦合干擾抑制低頻電容性耦合干擾分析方法：分析方法：應(yīng)用電路理論分析應(yīng)用電路理論分析（a）未加屏蔽）未加屏蔽（b） 加屏蔽（加屏蔽（忽略忽略CSR的影響的影響）SRCSR0未加屏蔽的耦合未加屏蔽的耦合CRUS UN0 加屏蔽的耦合加屏蔽的耦合SRCSRCRUS UN1 CSPCRPCPUp P 0000/1SRRSRSRSSRNCCUCCUCU)/(RRPRRPPSPSSPPCCCCCCUCURPRPRRPPRPNCCUCCUCU/11討論討論:（1）屏蔽體不接地，若）屏蔽體不接地，若CPCSP，CPRCR/(CPR+CR)ZG討論：討論：減小

6、減小ZG可減小可減小UR，提高屏蔽體的電屏蔽效能，提高屏蔽體的電屏蔽效能結(jié)論：結(jié)論：為提高共蓋結(jié)構(gòu)的屏蔽效能，可在中間隔板上加裝專用為提高共蓋結(jié)構(gòu)的屏蔽效能，可在中間隔板上加裝專用 螺母，改善蓋子與盒體中隔板的電接觸，減小縫隙影響。螺母，改善蓋子與盒體中隔板的電接觸，減小縫隙影響。 亦可在中間隔板與蓋板間安放導(dǎo)電襯墊改善接觸。亦可在中間隔板與蓋板間安放導(dǎo)電襯墊改善接觸。（2 2）分蓋結(jié)構(gòu)（每一個(gè)屏蔽隔板間單獨(dú)用蓋子封閉）分蓋結(jié)構(gòu)（每一個(gè)屏蔽隔板間單獨(dú)用蓋子封閉）CSUS UR CR等效電路等效電路ZR ZG2 分蓋結(jié)構(gòu)分蓋結(jié)構(gòu)CSCRUS ZRCZG2ZG1CZG1 SRRRRGSGSGSGS

7、RUZCjZCjZCjZCjZCjZCjU1112211干擾源干擾源US耦合到負(fù)載耦合到負(fù)載ZR上的干擾電壓：上的干擾電壓：屏蔽體接地良好，屏蔽體接地良好，ZRZG1 , ZG2分蓋結(jié)構(gòu)的分蓋結(jié)構(gòu)的屏蔽效能優(yōu)屏蔽效能優(yōu)于共蓋結(jié)構(gòu)于共蓋結(jié)構(gòu)5. 3 磁屏蔽（消除或抑制磁場與被干擾回路的磁耦合）磁屏蔽（消除或抑制磁場與被干擾回路的磁耦合）SlRm1原理原理 低頻磁屏蔽（低頻磁屏蔽（f30kHz）: 利用高導(dǎo)磁率鐵磁材料，利用高導(dǎo)磁率鐵磁材料，（如鐵、硅鋼片、坡莫合金），（如鐵、硅鋼片、坡莫合金），對(duì)干擾磁場進(jìn)行分路。對(duì)干擾磁場進(jìn)行分路。 高頻磁屏蔽：高頻磁屏蔽： 利用低電阻的良導(dǎo)體利用低電阻的良導(dǎo)

8、體中形成的渦電流產(chǎn)生反向中形成的渦電流產(chǎn)生反向磁通抑制入射磁場。磁通抑制入射磁場。2屏蔽效能計(jì)算屏蔽效能計(jì)算 解析方法：解析方法：圓柱腔、球殼的屏蔽效能計(jì)算圓柱腔、球殼的屏蔽效能計(jì)算 近似方法：近似方法：應(yīng)用磁路的方法。應(yīng)用磁路的方法。 如：長為如：長為l、橫截面為、橫截面為S的一段屏蔽材的一段屏蔽材料，其磁阻為料，其磁阻為mU的方程的方程外磁場外磁場 的磁標(biāo)位的磁標(biāo)位0Hm00cosUH r r am11cosUAr3. 磁屏蔽效能的計(jì)算磁屏蔽效能的計(jì)算( (1) ) 薄壁球形屏蔽體的磁屏蔽效能薄壁球形屏蔽體的磁屏蔽效能 內(nèi)半徑為內(nèi)半徑為a、外半徑為、外半徑為b，外加均勻磁場，外加均勻磁場方

9、法：磁標(biāo)位方法：磁標(biāo)位mU0H0Hab0)(sinsin1)(12222mmmUrrUrrrUarbcos)(2222rBrAUmrbcos)(2303rBrHUm邊界條件：邊界條件：ra時(shí)，時(shí)， m1m2UUrb時(shí)，時(shí)，m2m3UUm3m20UUrr解得：解得：m1m20UUrr3201)/() 1( 2) 2)(12 (9baHArrrr3202)/() 1( 2) 2)(12 () 12 ( 3baHArrrr32032)/() 1( 2) 2)(12 () 1( 3baHaBrrrr320333)/() 1( 2) 2)(12 ()(12)(1(baHabBrrrrr故故cos)/()

10、 1( 2) 2)(12(93201rbaHUrrrrm03211)/() 1( 2) 2)(12(9HbaUHrrrrm若若 ，則，則 1r令令 、 tb a ()/2Ra b屏蔽效能屏蔽效能 非球形腔體的屏蔽效能非球形腔體的屏蔽效能 球形腔體的屏蔽效能球形腔體的屏蔽效能220lg(1)3rtSERrrrrbaHHSE9)/() 1( 2) 2)(12(lg20lg2032109)/(1 2)/( 45lg2033babaSEr 若若t t0 0，即，即RtbabbaRba/3/ )()/(1,3333（V屏蔽體的體積）屏蔽體的體積）等效半徑：等效半徑：3362. 043VVRe例例：長方體

11、屏蔽盒尺寸為：長方體屏蔽盒尺寸為： 、壁厚、壁厚 。 試計(jì)算用鋼板試計(jì)算用鋼板 和坡莫合金和坡莫合金 作屏蔽作屏蔽 材料時(shí)的材料時(shí)的SE。3150 200 200mm2mmt 1(1000)r2(10000)r解解：300.62 150 200 200112.66mmr 102tSE20lg(1)22.17dB3rr鋼：鋼：202tSE20lg(1)41.54dB3rr合金：合金：4. 磁屏蔽體的設(shè)計(jì)要點(diǎn)磁屏蔽體的設(shè)計(jì)要點(diǎn)l磁屏蔽體應(yīng)選用鐵磁性材料。磁屏蔽體應(yīng)選用鐵磁性材料。l磁屏蔽腔內(nèi)若含有磁性元件時(shí)，應(yīng)使磁性元件與磁屏蔽腔內(nèi)若含有磁性元件時(shí)，應(yīng)使磁性元件與 屏蔽體內(nèi)壁留有一定的空隙，以防止

12、磁短路現(xiàn)象屏蔽體內(nèi)壁留有一定的空隙，以防止磁短路現(xiàn)象l磁屏蔽效能隨壁厚的增加而提高，但壁厚不宜超磁屏蔽效能隨壁厚的增加而提高，但壁厚不宜超 過過2.5mm。當(dāng)單層屏蔽不能滿足要求時(shí)，可采用雙。當(dāng)單層屏蔽不能滿足要求時(shí)，可采用雙 層或多層屏蔽結(jié)構(gòu)層或多層屏蔽結(jié)構(gòu)l屏蔽強(qiáng)磁場時(shí)，要防止屏蔽體的磁飽和。屏蔽強(qiáng)磁場時(shí)，要防止屏蔽體的磁飽和。 選用不易飽和的磁性材料，如優(yōu)質(zhì)硅鋼；選用不易飽和的磁性材料，如優(yōu)質(zhì)硅鋼； 增加屏蔽體的壁厚增加屏蔽體的壁厚 采用雙層或多層屏蔽采用雙層或多層屏蔽l屏蔽體上的接縫與孔洞的排列方向應(yīng)盡可能使屏蔽體上的接縫與孔洞的排列方向應(yīng)盡可能使 磁路長度增加量最小。磁路長度增加量最

13、小。l根據(jù)磁屏蔽機(jī)理，屏蔽體不需接地，但為了防根據(jù)磁屏蔽機(jī)理，屏蔽體不需接地，但為了防止電場感應(yīng)，一般還是接地為好止電場感應(yīng)，一般還是接地為好磁屏蔽體的設(shè)計(jì)要點(diǎn)（續(xù)）磁屏蔽體的設(shè)計(jì)要點(diǎn)（續(xù)）注意：注意：高導(dǎo)磁材料的磁導(dǎo)率一般是指直流狀態(tài)下，隨著頻率高導(dǎo)磁材料的磁導(dǎo)率一般是指直流狀態(tài)下，隨著頻率 的增加，磁導(dǎo)率會(huì)逐漸下降。的增加，磁導(dǎo)率會(huì)逐漸下降。鐵磁材料通常具有飽和性，當(dāng)磁場增大到一定值時(shí)，鐵磁材料通常具有飽和性，當(dāng)磁場增大到一定值時(shí)， 磁導(dǎo)率下降，且磁導(dǎo)率越高，飽和特性越明顯。磁導(dǎo)率下降，且磁導(dǎo)率越高，飽和特性越明顯。高導(dǎo)磁率材料在機(jī)械加工過程中，因敲打、彎曲等高導(dǎo)磁率材料在機(jī)械加工過程中，

14、因敲打、彎曲等 機(jī)械應(yīng)力會(huì)使材料的磁導(dǎo)率明顯下降。機(jī)械應(yīng)力會(huì)使材料的磁導(dǎo)率明顯下降。在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮實(shí)際的工作頻率和干擾磁場強(qiáng)度，在在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮實(shí)際的工作頻率和干擾磁場強(qiáng)度，在制造時(shí)盡量避免過多的機(jī)械加工及加工后做適當(dāng)?shù)娜?nèi)部制造時(shí)盡量避免過多的機(jī)械加工及加工后做適當(dāng)?shù)娜?nèi)部應(yīng)力處理。應(yīng)力處理。5.4 電磁屏蔽（用屏蔽體阻止高頻電磁能量在空間的傳播）電磁屏蔽（用屏蔽體阻止高頻電磁能量在空間的傳播）1. 電磁屏蔽的原理和分析電磁屏蔽的原理和分析原理原理：表面反射（表面反射（R反射損耗）反射損耗） 屏蔽材料吸收衰減（屏蔽材料吸收衰減（A吸收損耗）吸收損耗） 多次反射（多次反射（B 多次反射修正

15、）多次反射修正）分析方法：分析方法： 電路理論。根據(jù)電磁感應(yīng)原理，計(jì)算屏蔽體上的渦流的屏電路理論。根據(jù)電磁感應(yīng)原理，計(jì)算屏蔽體上的渦流的屏蔽效應(yīng)來計(jì)算屏蔽效能。蔽效應(yīng)來計(jì)算屏蔽效能。 電磁場理論。通過計(jì)算電磁波在屏蔽體表面的反射、折射及電磁場理論。通過計(jì)算電磁波在屏蔽體表面的反射、折射及在屏蔽體內(nèi)部的衰減來計(jì)算屏蔽效能。在屏蔽體內(nèi)部的衰減來計(jì)算屏蔽效能。 等效傳輸線理論。通過計(jì)算行波在有損耗、非均勻傳輸?shù)刃鬏斁€理論。通過計(jì)算行波在有損耗、非均勻傳輸 線中的反射和衰減來計(jì)算屏蔽效能。線中的反射和衰減來計(jì)算屏蔽效能。t2 單層金屬板的電磁屏蔽效能單層金屬板的電磁屏蔽效能均勻平面波垂直入射到無限大

16、的導(dǎo)體板上（厚度為均勻平面波垂直入射到無限大的導(dǎo)體板上（厚度為t）u導(dǎo)電媒質(zhì)的本征阻抗導(dǎo)電媒質(zhì)的本征阻抗：(1)mjZjfu傳播常數(shù)傳播常數(shù)：cjjjj (dB)SERABu屏蔽效能屏蔽效能：,cjZj(1)jjjf良導(dǎo)體：良導(dǎo)體：良導(dǎo)體良導(dǎo)體 ：()cju空氣中電磁波的波阻抗空氣中電磁波的波阻抗：a. 遠(yuǎn)場：遠(yuǎn)場：00120377wZ012weZfr b. 近場（以電場為主）：近場（以電場為主）：02wmZfrc. 近場（以磁場為主）：近場（以磁場為主）：211221ZZZZ反射系數(shù)反射系數(shù)：透射系數(shù)透射系數(shù)：12121 12u一次投射：一次投射：x0 面上：面上：01E 屏蔽效能計(jì)算屏蔽效

17、能計(jì)算（設(shè)入射波場強(qiáng)（設(shè)入射波場強(qiáng) ）211221ZZZZ反射波：反射波：透射波：透射波：12121 u二次投射：二次投射：x0 面上：面上：xt面上：面上：反射波：反射波：22323212312211223(e)ettte 232321231212232123(e)eettt 透射波：透射波：xt面上：面上：2212312212312(e)eettt反射波：反射波：tx213反射波：反射波：)(1223te透射波：透射波：)(1223te12112232123enntn n次透射：次透射：31(21)12231223212312232123ee()ettnntT 22112232123212

18、3e1e()tttne 1223221231e1ett 總總透透射射場場強(qiáng)強(qiáng)22120 lg 1() e1rtKBK20 lg ertA 31ZZ即：即：223121(4lg20lg20）KKR故：故：ttTee2232123121lg20lg201lg201lg20SE21ZZK 20lg e20lgerttA20lg8.980.131(dB)rrtettf 相對(duì)于銅的電導(dǎo)率，銅：相對(duì)于銅的電導(dǎo)率，銅：r75.82 10 S/mt厚度（厚度（mm）。）。 吸收損耗吸收損耗 A(dB)結(jié)論：結(jié)論： 屏蔽材料越厚，吸收損耗越大，厚度增加一個(gè)趨膚深度，屏蔽材料越厚，吸收損耗越大，厚度增加一個(gè)趨膚深

19、度， 吸收損耗增加得吸收損耗增加得9dB； 磁導(dǎo)率越高，吸收損耗越大；磁導(dǎo)率越高，吸收損耗越大； 電導(dǎo)率越高，吸收損耗越大；電導(dǎo)率越高，吸收損耗越大； 頻率越高，吸收損耗越大頻率越高，吸收損耗越大.r相對(duì)磁導(dǎo)率；相對(duì)磁導(dǎo)率；良導(dǎo)體良導(dǎo)體22()(1)20lg20lg20lg444wwmwmmZZZKRKZ ZZ 反射損耗反射損耗 R (dB)波阻抗波阻抗72/3.69 10/mrrZff 良導(dǎo)體：良導(dǎo)體：120377wZa. 遠(yuǎn)場遠(yuǎn)場：012weZfr b.近場近場：電場源：電場源02wmZfr23321.7 10lg()rerRr f214.5610lg()rmrRr f168.1 10lg

20、(/)wrrRf媒質(zhì)本媒質(zhì)本征阻抗征阻抗頻率升高，反射損耗減小頻率升高，反射損耗減小c.近場近場：磁場源：磁場源頻率升高，反射損耗增加頻率升高，反射損耗增加mwZZ反射損耗與頻率的關(guān)系反射損耗與頻率的關(guān)系mwZZR4lg20 多次反射修正多次反射修正 B（dB）2 1222eeeejtttjt20.1e10tA而而/20(20lgee10)ttAA0.12ln100.23AtA故：故：20.10.2320lg 1() 10eAjAmwmwZZBZZ當(dāng)當(dāng) 時(shí)，通?？珊雎詴r(shí)，通?？珊雎訠。10dBA20.10.23e10etAjA11mwmwZZKKZZ當(dāng)當(dāng) 時(shí)，時(shí)，2()1mwmwZZZZ，則，

21、則mwZZ10)23. 0cos(1021lg10101lg202 . 01 . 023. 01 . 0AAAjAAeB反射損耗：反射損耗：23321.7 10lg(/)errRr f電場源電場源214.5610lg(/)mrrRr f磁場源磁場源(dB)SERAB屏蔽效能屏蔽效能：8.980.131(dB)rrAttf 吸收損耗：吸收損耗：168.1 10lg(/)wrrRf遠(yuǎn)區(qū)場（或平面波源）：遠(yuǎn)區(qū)場（或平面波源）：多次反射修正：多次反射修正：)(mwZZ10)23. 0cos(1021lg10101lg202 . 01 . 023. 01 . 0AAAjAAeB)1lg(20/2teB有

22、些書上：有些書上：近區(qū)場：近區(qū)場：如無法判定場源性質(zhì)，選磁場源的計(jì)算公式如無法判定場源性質(zhì)，選磁場源的計(jì)算公式綜合屏蔽效能綜合屏蔽效能( (0.5mm鋁板鋁板) )良導(dǎo)體對(duì)電場波的屏蔽性能優(yōu)于對(duì)平面波的良導(dǎo)體對(duì)電場波的屏蔽性能優(yōu)于對(duì)平面波的良導(dǎo)體對(duì)平面波的屏蔽性能優(yōu)于對(duì)磁場波的良導(dǎo)體對(duì)平面波的屏蔽性能優(yōu)于對(duì)磁場波的例例1 1 有一個(gè)大功率線圈的工作頻率為有一個(gè)大功率線圈的工作頻率為20kHz ，在離線圈，在離線圈0.5m處處 置一鋁板置一鋁板 以屏蔽線圈對(duì)設(shè)備的影響。設(shè)鋁板厚度以屏蔽線圈對(duì)設(shè)備的影響。設(shè)鋁板厚度 為為0.5mm。 試計(jì)算其屏蔽效能。試計(jì)算其屏蔽效能。(0.61)r解解： 屏蔽體

23、處于哪個(gè)場區(qū)：屏蔽體處于哪個(gè)場區(qū)：1 ,0.61,rr近場近場大功率線圈大功率線圈強(qiáng)磁場，強(qiáng)磁場，干擾為磁場源干擾為磁場源，干擾場主要為磁場，干擾場主要為磁場.故故214.56 10lg() 14.5634.8449.4(dB)rmrRr f0.1317.24(dB)rrAtf rfcm1039. 21020210322338又又0.10.210lg 12 10cos(0.23 )101.81dBAABA =+ + =49.4+7.24 1.8154.83dBmSE RA B故故753.69 10/6.68 10 mrrZfmwZfrZ08. 020注意：注意：實(shí)際測(cè)量中得到的屏蔽效能不超過實(shí)

24、際測(cè)量中得到的屏蔽效能不超過250dB設(shè)備的最大屏蔽效能一般在設(shè)備的最大屏蔽效能一般在80120dB屏蔽效能超過屏蔽效能超過100dB即可認(rèn)為屏蔽體是不可穿透的。即可認(rèn)為屏蔽體是不可穿透的。t2x21t1d2= + +SE A R B式中：式中：3.雙層屏蔽的電磁屏蔽效能雙層屏蔽的電磁屏蔽效能121112220.1310.131rrrrAAAtftf 12221212(1)(1)20lg20lg44RRRkkkk總反射損耗總反射損耗多次反射修正多次反射修正總吸收損耗總吸收損耗1212,wwmmZZKKZZ1212,wwmmZZKKZZ102(1)0.23212(1)0.232020lg 1e2

25、0lg 1e20lg 1ejAjdjABNNN的多次反射的多次反射的多次反射的多次反射空氣層中空氣層中的多次反射的多次反射2212121211,11KKNNKK102( )( )wmwwmwZZZZ dNZZZZ dt2x21t1d115. 0)1 (sinh115. 0)1 (cosh115. 0)1 (sinh115. 0)1 (cosh)(2222222AjZAjZAjZAjZZdZwmmwm通常兩層之間的空氣中的多次反射起主要作用，則通常兩層之間的空氣中的多次反射起主要作用，則022020lg 1ejdBN120.262rrAAtf 當(dāng)兩屏蔽層采用同一金屬材料且相同厚度時(shí)，當(dāng)兩屏蔽層采

26、用同一金屬材料且相同厚度時(shí)，21(1)240 lg4KRRK022020lg 1ejdBN4. 薄膜屏蔽薄膜屏蔽工程塑料機(jī)箱具有造型美觀、加工方便、質(zhì)量輕等優(yōu)點(diǎn)。工程塑料機(jī)箱具有造型美觀、加工方便、質(zhì)量輕等優(yōu)點(diǎn)。如何使機(jī)箱具有屏蔽作用？如何使機(jī)箱具有屏蔽作用？通過噴涂、真空沉積以及粘貼等技術(shù)在機(jī)箱上包裹一層導(dǎo)電通過噴涂、真空沉積以及粘貼等技術(shù)在機(jī)箱上包裹一層導(dǎo)電薄膜。薄膜。設(shè)薄膜厚度為設(shè)薄膜厚度為t，電磁波在薄膜中的波長為電磁波在薄膜中的波長為 ，當(dāng)，當(dāng) ，稱這種屏蔽層為薄膜屏蔽。稱這種屏蔽層為薄膜屏蔽。t4tt由于薄膜屏蔽導(dǎo)電層很薄，吸收損耗可以忽略，屏蔽效能由于薄膜屏蔽導(dǎo)電層很薄，吸收損耗

27、可以忽略，屏蔽效能主要由反射損耗和多次反射修正因子確定主要由反射損耗和多次反射修正因子確定，可以按金屬平，可以按金屬平板屏蔽的相關(guān)公式進(jìn)行計(jì)算。板屏蔽的相關(guān)公式進(jìn)行計(jì)算。屏蔽層厚屏蔽層厚度度105nm1250nm21960nm頻率頻率1MHz 1GHz 1MHz1GHz1MHz 1GHz吸收損耗吸收損耗A0.0140.492反射損耗反射損耗 R109791097910979修正因子修正因子B-47-17-25-0.6-3.50屏蔽效能屏蔽效能SE62628384108171銅薄膜屏蔽層屏蔽效能銅薄膜屏蔽層屏蔽效能5. 非實(shí)心型屏蔽體的電磁屏蔽效能（電氣上存在不連續(xù)的屏蔽體

28、）非實(shí)心型屏蔽體的電磁屏蔽效能（電氣上存在不連續(xù)的屏蔽體）實(shí)際機(jī)箱上有許多泄漏源實(shí)際機(jī)箱上有許多泄漏源: :信號(hào)線的出入口，電源線的出入信號(hào)線的出入口，電源線的出入口，通風(fēng)散熱孔，接縫處的縫隙等。電磁能量的泄漏主要口，通風(fēng)散熱孔，接縫處的縫隙等。電磁能量的泄漏主要不決定于金屬的物理特性，而決定于孔縫的尺寸、形狀及不決定于金屬的物理特性，而決定于孔縫的尺寸、形狀及位置。位置。屏蔽腔上孔的影響（屏蔽腔上孔的影響（FDTD仿真）仿真）屏蔽腔上孔的影響屏蔽腔上孔的影響( (f=300MHz) )屏蔽腔上孔的影響屏蔽腔上孔的影響( (f=2700MHz) )總泄漏場總泄漏場實(shí)際屏蔽體的實(shí)際屏蔽體的綜合屏

29、蔽效能：綜合屏蔽效能：非實(shí)心型屏蔽體屏蔽效能的計(jì)算公式（采用非均勻屏蔽理論）非實(shí)心型屏蔽體屏蔽效能的計(jì)算公式（采用非均勻屏蔽理論）假定通過不同途徑透入的場強(qiáng)同相位，其誤差不超過假定通過不同途徑透入的場強(qiáng)同相位，其誤差不超過2dB設(shè)各泄漏因素的等效屏蔽效能因子為設(shè)各泄漏因素的等效屏蔽效能因子為),2, 1(npSEpppEESE0lg2020010pSEpEEnpSEnpppEEE1200110)10lg(20lg201200npSEppEESE例例2 設(shè)某一頻率下，機(jī)殼屏蔽材料本身有設(shè)某一頻率下，機(jī)殼屏蔽材料本身有110dB的屏蔽效能，各泄的屏蔽效能，各泄 漏因素的等效屏蔽效能因子為：漏因素的

30、等效屏蔽效能因子為：（1）濾波與連接器面板：）濾波與連接器面板： 101dB ；（；（2）通風(fēng)孔）通風(fēng)孔92dB;（3）門泄漏：）門泄漏：88dB;（4）接縫泄）接縫泄 漏：漏：83dB。求機(jī)箱的總屏蔽效能。求機(jī)箱的總屏蔽效能。解解：5555520lg(0.32 100.89 102.51 103.98 107.08 10 ) 20 5lg(0.320.892.51 3.987.08) 76.6(dB)1010101010lg(2020/8320/8820/9220/10120/110SE6. 裝配面處接縫泄漏的抑制裝配面處接縫泄漏的抑制/0et gpEE故故020lg20lg27.3(dB)

31、ppEttSEeEgg 設(shè)金屬屏蔽體上有一縫隙，其設(shè)金屬屏蔽體上有一縫隙，其間隙為間隙為g ，屏蔽板厚度為，屏蔽板厚度為t ，入射波，入射波電場為電場為 E0，經(jīng)縫隙泄漏到屏蔽體中，經(jīng)縫隙泄漏到屏蔽體中的場為的場為Ep ，當(dāng)，當(dāng)g(10/3) 時(shí)，有時(shí)，有g(shù)t增大增大t，或減小，或減小g，可提高縫隙的屏蔽效能，可提高縫隙的屏蔽效能增大縫隙深度，或減小縫隙的寬度，來提高縫隙的電磁屏蔽效能增大縫隙深度，或減小縫隙的寬度，來提高縫隙的電磁屏蔽效能例例3 3. 在例在例1中開一縫隙，若其寬度為中開一縫隙，若其寬度為0.5mm、0.25mm 、0.1mm ， 分別求其屏蔽效能（分別求其屏蔽效能（ 鋁板厚

32、鋁板厚0.5mm） 。 解解：54.83/2027.3/2020lg(1010)27.4dBSE 0.5mm ,g 27.3pSE 當(dāng)當(dāng)0.25mm ,g 當(dāng)當(dāng)54.6pSE 0.1mm ,g 當(dāng)當(dāng)136.5pSE 54.83/2054.6/2020lg(1010)48.8dBSE 54.83/20136.5/2020lg(1010)54.8dBSE 已知無縫隙時(shí)的屏蔽效能：已知無縫隙時(shí)的屏蔽效能：SE54.83 dB縫隙的處理（加電磁襯墊進(jìn)行電磁密封處理）縫隙的處理（加電磁襯墊進(jìn)行電磁密封處理）電磁襯墊電磁襯墊是一種表是一種表面導(dǎo)電的面導(dǎo)電的彈性物質(zhì)，彈性物質(zhì)，安裝在金安裝在金屬結(jié)合處，屬結(jié)

33、合處，保證導(dǎo)電保證導(dǎo)電連續(xù)性。連續(xù)性。使用電磁襯墊可降低對(duì)接觸面平整度的要求，減少結(jié)合處的使用電磁襯墊可降低對(duì)接觸面平整度的要求，減少結(jié)合處的緊固螺釘。但應(yīng)選用導(dǎo)電性能好的襯墊材料，有足夠厚度，緊固螺釘。但應(yīng)選用導(dǎo)電性能好的襯墊材料，有足夠厚度，能填充最大縫隙，對(duì)襯墊加足夠壓力，并保持接觸面清潔。能填充最大縫隙，對(duì)襯墊加足夠壓力，并保持接觸面清潔。電磁密封襯墊的種類電磁密封襯墊的種類l 金屬絲網(wǎng)襯墊金屬絲網(wǎng)襯墊( (帶橡膠芯的和空心的帶橡膠芯的和空心的) )l 導(dǎo)電橡膠導(dǎo)電橡膠( (不同導(dǎo)電填充物的不同導(dǎo)電填充物的) )l指形簧片指形簧片( (不同表面涂覆層的不同表面涂覆層的) )l螺旋管襯墊

34、螺旋管襯墊( (不銹鋼的和鍍錫鈹銅的不銹鋼的和鍍錫鈹銅的) )l導(dǎo)電布襯墊導(dǎo)電布襯墊金屬絲網(wǎng)屏蔽襯墊金屬絲網(wǎng)屏蔽襯墊用金屬絲鉤織成的管狀襯用金屬絲鉤織成的管狀襯墊，便宜，耐用?？捎糜趬|，便宜，耐用?？捎糜跈C(jī)柜，機(jī)箱的門，蓋板的機(jī)柜，機(jī)箱的門，蓋板的縫隙處屏蔽?？p隙處屏蔽。橡膠芯金屬絲網(wǎng)屏蔽襯墊橡膠芯金屬絲網(wǎng)屏蔽襯墊彈性好，可以防塵，可通過淋彈性好，可以防塵，可通過淋雨試驗(yàn)?？捎糜跈C(jī)柜，機(jī)箱的雨試驗(yàn)?？捎糜跈C(jī)柜，機(jī)箱的門，蓋板的縫隙處屏蔽。門，蓋板的縫隙處屏蔽?？赏瑫r(shí)滿足屏蔽和環(huán)可同時(shí)滿足屏蔽和環(huán)境密封的要求。境密封的要求。導(dǎo)電橡膠導(dǎo)電橡膠指形簧片指形簧片屏蔽效能高，壓力低，可屏蔽效能高，壓力低

35、，可以承受剪切力，耐用，彈以承受剪切力，耐用，彈性好性好導(dǎo)電布襯墊導(dǎo)電布襯墊可作為低閉合力的屏蔽襯可作為低閉合力的屏蔽襯墊，也可制成帶狀用于轉(zhuǎn)墊，也可制成帶狀用于轉(zhuǎn)角連接處的屏蔽。角連接處的屏蔽。螺旋管襯墊螺旋管襯墊不同屏蔽襯墊的特點(diǎn)不同屏蔽襯墊的特點(diǎn) 7. 通風(fēng)孔的屏蔽通風(fēng)孔的屏蔽通風(fēng)孔必不可少，但會(huì)破壞屏蔽結(jié)構(gòu)的完整性，故必須進(jìn)行通風(fēng)孔必不可少，但會(huì)破壞屏蔽結(jié)構(gòu)的完整性，故必須進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪m當(dāng)?shù)碾姶欧雷o(hù)處理電磁防護(hù)處理，提供射頻衰減的同時(shí)不顯著妨礙空氣，提供射頻衰減的同時(shí)不顯著妨礙空氣流動(dòng)流動(dòng)（1 1）在通風(fēng)孔上加金屬絲網(wǎng)）在通風(fēng)孔上加金屬絲網(wǎng)實(shí)現(xiàn)方法：實(shí)現(xiàn)方法：在大面積的通風(fēng)孔上覆蓋由金屬

36、絲構(gòu)成的多個(gè)在大面積的通風(fēng)孔上覆蓋由金屬絲構(gòu)成的多個(gè) 小孔來減少電磁泄漏小孔來減少電磁泄漏原理：原理：金屬絲網(wǎng)的屏蔽作用主要靠反射損耗金屬絲網(wǎng)的屏蔽作用主要靠反射損耗實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)孔隙率大于等于當(dāng)孔隙率大于等于50%時(shí)，在所需衰減的時(shí)，在所需衰減的 電磁波的每個(gè)波長上有電磁波的每個(gè)波長上有6060根以上的金屬絲根以上的金屬絲 網(wǎng)時(shí)，其反射損耗與與金屬板相近網(wǎng)時(shí)，其反射損耗與與金屬板相近金屬絲網(wǎng)的吸收損耗遠(yuǎn)小于金屬板，故其屏蔽效能低于金屬板金屬絲網(wǎng)的吸收損耗遠(yuǎn)小于金屬板，故其屏蔽效能低于金屬板設(shè)計(jì)原則：設(shè)計(jì)原則：金屬絲網(wǎng)網(wǎng)孔越密、網(wǎng)絲越粗、網(wǎng)絲的導(dǎo)電性越好金屬絲網(wǎng)網(wǎng)孔越密、網(wǎng)絲越

37、粗、網(wǎng)絲的導(dǎo)電性越好 絲網(wǎng)的屏蔽效能越好；絲網(wǎng)的屏蔽效能越好；但網(wǎng)孔過密，網(wǎng)絲過粗，通風(fēng)效果會(huì)變差；但網(wǎng)孔過密，網(wǎng)絲過粗，通風(fēng)效果會(huì)變差；單層絲網(wǎng)可用于單層絲網(wǎng)可用于100KHz100MHz的頻段內(nèi)；的頻段內(nèi)；100MHz以上，或要求屏蔽效能較高時(shí)，可采用以上，或要求屏蔽效能較高時(shí)，可采用雙層絲網(wǎng)或多層復(fù)式屏蔽網(wǎng)雙層絲網(wǎng)或多層復(fù)式屏蔽網(wǎng)優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、成本低，適用于屏蔽要求不太高的場合結(jié)構(gòu)簡單、成本低，適用于屏蔽要求不太高的場合(2) 用穿孔金屬板做通風(fēng)孔用穿孔金屬板做通風(fēng)孔屏蔽效能的計(jì)算公式屏蔽效能的計(jì)算公式SEARBK1K2+K3式中：式中：A 孔的吸收損耗孔的吸收損耗 R 孔的反射

38、損耗孔的反射損耗 B 孔的多次反射損耗孔的多次反射損耗 K1 孔數(shù)目修正系數(shù)孔數(shù)目修正系數(shù) K2 低頻穿透修正系數(shù)低頻穿透修正系數(shù) K3 孔間耦合修正系數(shù)孔間耦合修正系數(shù)a. 孔的吸收損耗孔的吸收損耗 A 利用波導(dǎo)理論，當(dāng)入射波頻率低于波導(dǎo)截止頻率時(shí)利用波導(dǎo)理論，當(dāng)入射波頻率低于波導(dǎo)截止頻率時(shí)矩形孔：矩形孔：Ar27.3 t / a 圓形孔：圓形孔：Ac32.0 t / d t 孔的深度（孔的深度（cm）a 矩形孔的最大寬度（矩形孔的最大寬度（cm）d 圓形孔的直徑（圓形孔的直徑（cm）b. 孔的反射損耗孔的反射損耗 R 2(1)20 lg20 lg()44wwmmZKRZZKZ 遠(yuǎn)場遠(yuǎn)場 近

39、區(qū)、電場近區(qū)、電場0001201/( 2)2wwwewmZZZjfrZjfr 近區(qū)、磁場近區(qū)、磁場其中：其中： mwZZK 孔的特性阻抗孔的特性阻抗入射波波阻抗入射波波阻抗 矩形孔矩形孔 圓形孔圓形孔afjZm02682. 3/20dfjZma 每一孔洞的面積（每一孔洞的面積（cm2）p 孔間導(dǎo)體寬度孔間導(dǎo)體寬度 / 趨膚深度趨膚深度20.10.23120lg 1() 10e1AjAKBKc. 多次反射修正多次反射修正Bd. 孔數(shù)目修正系數(shù)孔數(shù)目修正系數(shù)K1 e. 低頻穿透修正系數(shù)低頻穿透修正系數(shù)K2f. 孔間耦合修正系數(shù)孔間耦合修正系數(shù)K3 110lgKan 2.3220lg 135Kp 3

40、20lg 1/ tanh(/8.686)KAn 每每cm2內(nèi)的孔洞數(shù)內(nèi)的孔洞數(shù)解解 a. A=32 t / d = 12.8 dB例例 某飛機(jī)控制盒用鋁板加工而成，鋁板厚度某飛機(jī)控制盒用鋁板加工而成，鋁板厚度t2mm，兩側(cè)面板，兩側(cè)面板 上的總孔數(shù)為上的總孔數(shù)為289,孔的形狀為圓形，孔徑孔的形狀為圓形，孔徑D5mm，孔的，孔的中心間距為中心間距為18mm。設(shè)平面波的頻率為。設(shè)平面波的頻率為f5MHz，求控制盒的，求控制盒的屏蔽效能。屏蔽效能。0.23120lg 1() 10e120lg 1 10e0.47dBAjAAjAKBK c. b. 300109 . 61202682. 3jDfjZZKmcwdB2 .3141lg2041lg202KKKRd. 孔數(shù)目