第4章2-電磁屏蔽技術分析課件

第4章（2）電磁屏蔽技術

屏蔽材料的選擇實際屏蔽體的設計第4章（2）電磁屏蔽技術屏蔽材料的選擇電磁屏蔽屏蔽前的場強E1屏蔽后的場強E2對電磁波產(chǎn)生衰減的作用就是電磁屏蔽,電磁屏蔽作用的大小用屏蔽效能度量:SE=20lg(E1/E2)dB電磁屏蔽屏蔽前的場強E1屏蔽后的場強E2對電磁波產(chǎn)生衰減的作

電磁屏蔽是解決電磁兼容問題的重要手段之一。

大部分電磁兼容問題都可以通過電磁屏蔽來解決。用電磁屏蔽的方法來解決電磁干擾問題的最大好處是不會影響電路的正常工作，因此不需要對電路做任何修改。屏蔽體的有效性用屏蔽效能來度量。屏蔽效能是沒有屏蔽時空間某個位置的場強與有屏蔽時該位置的場強的比值，它表征了屏蔽體對電磁波的衰減程度。如果屏蔽效能計算中使用的磁場，則稱為磁場屏蔽效能，如果計算中用的是電場，則稱為電場屏蔽效能。電磁屏蔽是解決電磁兼容問題的重要手段之一。由于屏蔽體通常能將電磁波的強度衰減到原來的百分之一至百萬分之一，因此通常用分貝來表述。下表是衰減量與屏蔽效能的對應關系：無屏蔽場強：有屏蔽場強屏蔽效能SE（dB）

10：120100：1401000：16010000：180100000：11001000000：1120

一般民用產(chǎn)品機箱的屏蔽效能在40dB以下，軍用設備機箱的屏蔽效能一般要達到60B，TEMPEST設備的屏蔽機箱的屏蔽效要達到80dB以上。屏蔽室或屏蔽艙等往往要達到100dB。100dB以上的屏蔽體是很難制造的，成本也很高。由于屏蔽體通常能將電磁波的強度衰減到原來的百分之一至百萬分之實心材料屏蔽效能的計算入射波場強距離吸收損耗AR1R2SE＝R1＋R2＋A＋B＝R＋A＋BB實心材料屏蔽效能的計算入射波場強距離吸收損耗AR1R2SE波阻抗的概念波阻抗電場為主E1/r3H1/r2磁場為主H1/r3E1/r2平面波E1/rH1/r377/2到觀測點距離rE/H波阻抗的概念波阻抗電場為主E1/r3H吸收損耗的計算t入射電磁波E0剩余電磁波E1E1=E0e-t/

A＝20lg(E0/E1)=20lg(et/)dB0.37E0

A＝8.69(t/)dBA=3.34tfrrdB吸收損耗的計算t入射電磁波E0剩余電磁波E1E1=E0e趨膚深度舉例趨膚深度舉例反射損耗

R＝20lgZW4Zs反射損耗與波阻抗有關，波阻抗越高，則反射損耗越大。ZS=3.6810-7fr/r遠場：377近場：取決于源的阻抗同一種材料的阻抗隨頻率變反射損耗R＝20lgZW4Zs反射損耗與波阻不同電磁波的反射損耗遠場:R＝20lg3774Zs4500Zs=屏蔽體阻抗，D=屏蔽體到源的距離（m）f=電磁波的頻率（MHz）2DfDfZsZs電場:R＝20lg磁場:R＝20lgdB不同電磁波的反射損耗遠場:R＝20影響反射損耗的因素1500.1k1k10k100k1M10M100M平面波3108/2rfR(dB)r=30m

電場r=1m靠近輻射源r=30m磁場r=1m靠近輻射源影響反射損耗的因素1500.1k1k綜合屏蔽效能(0.5mm鋁板)150250平面波00.1k1k10k100k1M10M高頻時電磁波種類的影響很小電場波r=0.5m磁場波r=0.5m屏蔽效能（dB）頻率綜合屏蔽效能(0.5mm鋁板)150250平面波00.1多次反射修正因子的計算電磁波在屏蔽體內(nèi)多次反射，會引起附加的電磁泄漏，因此要對前面的計算進行修正。B=20lg(1-e-2t/)說明：

B為負值，其作用是減小屏蔽效能當趨膚深度與屏蔽體的厚度相當時，可以忽略對于電場波，可以忽略多次反射修正因子的計算電磁波在屏蔽體內(nèi)多次反射，會引起附加的說明一：對于電場波，由于大部分能量在金屬與空氣的第一個界面反射，進入金屬的能量已經(jīng)很小，造成多次反射泄漏時，電磁波在屏蔽材料內(nèi)已經(jīng)傳輸了三個厚度的距離，其幅度往往已經(jīng)小可以忽略的程度。說明二：對于磁場波，在第一個界面上，進入屏蔽材料的磁場強度是入射磁場強度的2倍，因此多次反射造成的影響是必須考慮的。說明三：當屏蔽材料的厚度較厚時，形成多次反射泄漏之前，電磁波在屏蔽材料內(nèi)傳輸三個厚度的距離，衰減已經(jīng)相當大，多次反射泄漏也可以忽略。說明一：對于電場波，由于大部分能量在金屬與空氣的第一個界面反怎樣屏蔽低頻磁場？低頻磁場低頻磁場吸收損耗小反射損耗小高導電材料高導磁材料高導電材料怎樣屏蔽低頻磁場？低頻磁場低頻磁場吸收損耗小反射損耗小高導電改善低頻磁場屏蔽效能的方法：使用導磁率較高的材料，以增加吸收損耗。理由：對于磁場而言，反射損耗已經(jīng)很小，主要是靠吸收損耗，吸收損耗的增加往往比反射損耗的減小幅度大，因此還是能夠改善屏蔽效能的。改進的方法：為了能同時對電場和磁場有效的屏蔽，希望既能增加吸收損耗，又不損失反射損耗，可以在高導磁率材料的表面增加一層高導電率材料，增加電場波在屏蔽材料與空氣界面上的反射損耗。改善低頻磁場屏蔽效能的方法：使用導磁率較高的材料，以增加吸收高導磁率材料的磁旁路效果H0H1H0RsR0H1R0RsSE=1+R0/RSH1=屏蔽體中心處的磁場強度，H0=屏蔽體外部的磁場強度，RS=屏蔽體的磁阻，R0=空氣的磁阻高導磁率材料的磁旁路效果H0H1H0RsR0H1R0RsSE旁路作用的計算：用電路模型來等效磁路：畫一個并聯(lián)電路圖，圖中并聯(lián)的兩個電阻分別代表屏蔽材料的磁阻和屏蔽體中空氣的磁阻。用計算并聯(lián)電路的方法可以如下關系式：

H1=H0RS/（RS+R0）式中：H1=屏蔽體中心處的磁場強度，H0=屏蔽體外部的磁場強度，RS=屏蔽體的磁阻，R0=空氣的磁阻旁路作用的計算：根據(jù)屏蔽效能的定義：屏蔽效能=H0/H1=（RS+R0）/RS=1+R0/RS

磁阻的計算：

R=S/（

A）式中：S=屏蔽體中磁路的長度，

A=屏蔽體中穿過磁力線的截面面積，

=0

r

。根據(jù)屏蔽效能的定義：低頻磁場屏蔽產(chǎn)品低頻磁場屏蔽產(chǎn)品磁屏蔽材料的頻率特性151015坡莫合金金屬鎳鋼冷軋鋼0.010.11.010100kHzr103磁屏蔽材料的頻率特性151015坡莫合金金屬鎳鋼冷軋鋼0鋼的相對磁導率頻率（MHz）r

0.000110000.00110000.0110000.110001.070010.0500100.01001000.050鋼的相對磁導率磁導率隨場強的變化磁通密度B磁場強度H飽和起始磁導率最大磁導率=B/H磁導率隨場強的變化磁通密度B磁場強度H飽和起始磁導屏蔽強磁場時的問題：當要屏蔽的磁場很強時，存在一對矛盾，即為了獲得較高的屏蔽性能，需要使用導磁率較高的材料，但這種材料容易飽和。如果用比較不容易飽和的材料，往往由于=較低，屏蔽性能又達不到要求。解決方法：

采用雙層屏蔽可以解決這個問題。先用導磁率較低，但不容易飽和的材料將磁場強度衰減到較低的程度，然后用高導磁率材料提供足夠的屏蔽。多層屏蔽的屏蔽效能要比單層屏蔽（即使沒有飽和）的屏蔽效能高，因為多了兩層反射界面。屏蔽強磁場時的問題：當要屏蔽的磁場很強時，存在一對矛盾，即為加工的影響20406080100101001k10k跌落前跌落后加工的影響20406080100101加工的影響：對高導磁率材料進行機械加工，如焊接、折彎、打孔、剪切、敲打等，都會降低高導磁率材料的磁導率。工件受到機械沖擊也會降低磁導率。從而影響屏蔽體的屏蔽效能。解決方法：按照材料生產(chǎn)廠商的要求進行熱處理。高導磁率材料的一個共性就是在機械加工后磁導率會降低，從而導致屏蔽效能降低。因此，磁屏蔽部件加工完成后，一定要進行熱處理，恢復磁性。加工的影響：對高導磁率材料進行機械加工，如焊接、折彎、打孔強磁場的屏蔽高導磁率材料：飽和低導磁率材料：屏效不夠低導磁率材料高導磁率材料強磁場的屏蔽高導磁率材料：飽和低導磁率材料：屏效不夠低導磁率解決這個矛盾的方法是：采用雙層屏蔽，先用不容易發(fā)生飽和的磁導率較低的材料將磁場衰減到一定程度，然后用高導磁率材料將磁場衰減到滿足要求。解決這個矛盾的方法是：采用雙層屏蔽，先用不容易發(fā)生飽和的磁導良好電磁屏蔽的關鍵因素屏蔽體導電連續(xù)沒有穿過屏蔽體的導體屏蔽效能高的屏蔽體不要忘記：選擇適當?shù)钠帘尾牧夏阒绬幔号c屏蔽體接地與否無關良好電磁屏蔽的關鍵因素屏蔽體沒有穿過屏屏蔽效能高的屏蔽體不要保持屏蔽體的導電連續(xù)性才是關鍵：電磁屏蔽的關鍵是保證屏蔽體的導電連續(xù)性，即整個屏蔽體必須是一個完整的、連續(xù)的導電體。穿過屏蔽體的導體危害最大：實際機箱屏蔽效能低的另一個主要原因是穿過屏蔽機箱的導體。保持屏蔽體的導電連續(xù)性才是關鍵：電磁屏蔽的關鍵是保證屏蔽體的實際屏蔽體的問題通風口顯示窗鍵盤指示燈電纜插座調(diào)節(jié)旋鈕實際機箱上有許多泄漏源：不同部分結合處的縫隙通風口、顯示窗、按鍵、指示燈、電纜線、電源線等電源線縫隙實際屏蔽體的問題通風口顯示窗鍵盤指示燈電纜插座調(diào)節(jié)旋鈕實際機遠場區(qū)孔洞的屏蔽效能LLSE=100–20lgL–20lgf+20lg（1+2.3lg(L/H))=0dB若L

/2H遠場區(qū)孔洞的屏蔽效能LLSE=100–20lgL

對于一個厚度為0材料上的縫隙，近似計算公式如圖所示，式中各量如下：

L=縫隙的長度（mm），H=縫隙的寬度（mm），

f=入射電磁波的頻率（MHz）。例：一個機箱上有顯示窗口60×20mm，面板與機箱之間的縫隙300×0.3mm，計算遠場的屏蔽效能。對于一個厚度為0材料上的縫隙，近似計算公式如圖所示，式中解：SE顯示窗口

=100–20lg60–20lgf+20lg（1+2.3lg(60/20))=64-20lgf+6=70-20lgf=0dB在f=2500MHz時(L=/2)，SE縫隙

=100–20lg300–20lgf+20lg（1+2.3lg(300/0.3))=50-20lgf+18=68-20lgf=0dB在f=500MHz時(L=/2)，解：孔洞在近場區(qū)的屏蔽效能1、若ZC

（7.9/Df）：（說明是電場源）SE=48+20lgZC–20lgLf+20lg(1+2.3lg(L/H))ZC=輻射源電路的阻抗（），D=孔洞到輻射源的距離（m），L、H=孔洞長、寬（mm），f=電磁波的頻率（MHz）孔洞在近場區(qū)的屏蔽效能1、若ZC（7.9/Df）：（說孔洞在近場區(qū)的屏蔽效能2、若ZC

（7.9/Df）：（說明是磁場源）SE=20lg(D/L)+20lg(1+2.3lg(L/H))

（注意：對于磁場源，屏效與頻率無關?。㈱C=輻射源電路的阻抗（），D=孔洞到輻射源的距離（m），L、H=孔洞長、寬（mm），f=電磁波的頻率（MHz）孔洞在近場區(qū)的屏蔽效能2、若ZC（7.9/Df）：（說縫隙的泄漏低頻起主要作用高頻起主要作用縫隙處的阻抗：縫隙的阻抗可以用電阻和電容并聯(lián)來等效。低頻時，電阻分量起主要作用；高頻時，電容分量起主要作用。由于電容的容抗隨著頻率的升高降低，因此如果縫隙是主要泄漏源，則屏蔽機箱的屏蔽效能經(jīng)常隨著頻率的升高而增加。縫隙的泄漏低頻起主要作用高頻起主要作用縫隙處的阻抗：影響電阻成分的因素：影響縫隙上電阻成分的因素主要有：接觸面積（接觸點數(shù)）、接觸面的材料（一般較軟的材料接觸電阻較小）、接觸面的清潔程度、接觸面上的壓力（壓力要足以使接觸點穿透金屬表層氧化層）、氧化腐蝕等。影響電容成分的因素：根據(jù)電容器的原理，很容易知道：兩個表面之間的距離越近，相對的面積越大，則電容越大。影響電阻成分的因素：縫隙的處理：電磁密封襯墊縫隙縫隙的處理：電磁密封襯墊縫隙減小縫隙電磁泄漏的基本思路：減小縫隙的阻抗（增加導電接觸點、加大兩塊金屬板之間的重疊面積、減小縫隙的寬度）方法1：使用機械加工的手段（如用銑床加工接觸表面）來增加接觸面的平整度。缺點：加工成本高。方法2：增加緊固件（螺釘、鉚釘）的密度，缺點：僅適合永久性結合的場合。減小縫隙電磁泄漏的基本思路：減小縫隙的阻抗（增加導電接觸點、方法3：使用電磁密封襯墊原理：電磁密封襯墊是一種彈性的導電材料。如果在縫隙處安裝上連續(xù)的電磁密封襯墊，那么，對于電磁波而言，就如同在液體容器的蓋子上使用了橡膠密封襯墊后不會發(fā)生液體泄漏一樣，不會發(fā)生電磁波的泄漏。缺點：增加額外的成本，但購買電磁密封襯墊的費用往往可以從產(chǎn)品的加工費用（使用密封墊后，對加工的精度要求往往降低），性能（可維性、外觀等）等方面得到補償。方法3：使用電磁密封襯墊電磁密封襯墊的靈活應用：除非對屏蔽的要求非常高的場合，否則并不需要在縫隙處連續(xù)使用電磁密封襯墊。在實踐中，可以根據(jù)對屏蔽效能的要求間隔地安裝襯墊，每段襯墊之間形成的小孔洞泄漏可以用前面的介紹的公式計算。在樣機上精心地調(diào)整襯墊間隔，使既能滿足屏蔽的要求，又使成本最低。對于民用產(chǎn)品，襯墊之間的間隔可以為/20~/100之間。軍用產(chǎn)品則一般要連續(xù)安裝。電磁密封襯墊的靈活應用：電磁密封襯墊的種類

金屬絲網(wǎng)襯墊(帶橡膠芯的和空心的)導電橡膠(不同導電填充物的)指形簧片(不同表面涂覆層的)螺旋管襯墊(不銹鋼的和鍍錫鈹銅的)導電布電磁密封襯墊的種類金屬絲網(wǎng)襯墊(帶橡膠芯的和空心的)指形簧片指形簧片螺旋管電磁密封襯墊螺旋管電磁密封襯墊電磁密封襯墊的主要參數(shù)

屏蔽效能(關系到總體屏蔽效能)

回彈力（關系到蓋板的剛度和螺釘間距）最小密封壓力（關系到最小壓縮量）最大形變量（關系到最大壓縮量）壓縮永久形變（關系到允許蓋板開關次數(shù)）電化學相容性（關系到屏蔽效能的穩(wěn)定性）電磁密封襯墊的主要參數(shù)屏蔽效能(關系到總體屏蔽效能)電磁密封襯墊的安裝方法絕緣漆環(huán)境密封電磁密封襯墊的安裝方法絕緣漆環(huán)境密封截止波導管---金屬管損耗頻率fc截止頻率頻率高的電磁波能通過波導管，頻率低的電磁波損耗很大！工作在截止區(qū)的波導管叫截止波導。截止區(qū)截止波導管---金屬管損耗頻率fc截止頻率頻率高的電磁波能通金屬管對于電磁波，具有高頻容易通過、低頻衰減較大的特性。這與電路中的高通濾波器十分相象。與濾波器類似，波導管的頻率特性也可以用截止頻率來描述，常用的波導管有矩形、圓形、六角形等，它們的截止頻率如下：截止波導管：如果選擇適當?shù)拈_口尺寸，使波導管相對于所感興趣的頻率處于截止區(qū)，這個波導管就稱為截止波導管。截止波導管對低于截止頻率以下的電磁波衰減很大。利用這個特性就可以實現(xiàn)電磁屏蔽和保持物理連通的雙重作用。金屬管對于電磁波，具有高頻容易通過、低頻衰減較大的特性。這與矩形波導管的截止頻率：

fc=15109/l式中：l是矩形截止波導管的開口最大尺寸，單位是cm，fc的單位Hz。圓形波導管的截止頻率：

fc=17.6109/d式中：d是圓形截止波導管的內(nèi)直徑，單位是cm，fc的單位Hz。六角形波導管的截止頻率：

fc=15109/W式中：W是六角形截止波導管的開口最大尺寸，單位是cm，fc的單位Hz。矩形波導管的截止頻率：截止波導管的屏效截止波導管屏蔽效能=反射損耗：遠場區(qū)計算公式近場區(qū)計算公式+吸收損耗圓形截止波導：32t/d矩形截止波導：27.2t/l孔洞計算屏蔽效能公式截止波導管的屏效截止波導管=反射損耗：+吸收損耗孔洞計算屏蔽截止波導管的吸收損耗：當電磁波穿過截止波導管時，會發(fā)生衰減，這種衰減稱為截止波導管的吸收損耗。截止波導管的吸收損耗計算公式如下：

SE=1.8fct10-9(1-(f/fc)2)1/2(dB)式中：t是截止波導管的長度，單位cm。

f是所討論的頻率（Hz），fc是截止波導管的截止頻率（Hz）。截止波導管的吸收損耗：當電磁波穿過截止波導管時，會發(fā)生衰減，截止波導管的損耗截止波導管的損耗截止波導管的設計步驟孔洞的泄漏不能滿足屏蔽要求SE確定截止波導管的截面形狀確定要屏蔽的最高的頻率f確定波導管的截止頻率fc計算截止波導管的截面尺寸由SE確定截止波導管的長度5f截止波導管的設計步驟孔洞的泄漏不能滿足屏蔽要求SE確定截止顯示窗/器件的處理隔離艙濾波器屏蔽窗濾波器顯示窗/器件的處理隔離艙濾波器屏蔽窗濾波器操作器件的處理屏蔽體上開小孔屏蔽體上栽上截止波導管用隔離艙將操作器件隔離出操作器件的處理屏蔽體上開小孔屏蔽體上栽上截止波導管用隔離艙將通風口的處理穿孔金屬板截止波導通風板通風口的處理穿孔金屬板截止波導通風板貫通導體的處理貫通導體的處理屏蔽電纜穿過屏蔽機箱的方法在內(nèi)部可將電纜延伸表面做導電清潔處理，保持360度連接注意防腐屏蔽互套屏蔽體邊界屏蔽電纜與電纜套360度搭接屏蔽電纜穿過屏蔽機箱的方法在內(nèi)部可將電纜延伸表面做導電清潔處搭接

電子設備中，金屬部件之間的低阻抗連接稱為搭接。例如：電纜屏蔽層與機箱之間搭接屏蔽體上不同部分之間的搭接濾波器與機箱之間的搭接不同機箱之間的地線搭接搭接電子設備中，金屬部件之間的低阻抗連接稱為搭接。例如：搭接不良的濾波器濾波器接地阻抗預期干擾電流路徑實際干擾電流路徑搭接不良的濾波器濾波器接地阻抗預期干擾電流路徑實際干擾電流路搭接不良的機箱VI航天飛行器上的搭接阻抗要小于2.5m!搭接不良的機箱VI航天飛行器上的搭接阻抗要小于2.5m!搭接阻抗的測量機柜~搭接阻抗頻率寄生電容導線電感并聯(lián)諧振點VIZ=V/I搭接阻抗的測量機柜~搭接阻抗頻率寄生電容導線電感并聯(lián)諧振點V不同的搭接條不同的搭接條頻率不同搭接方式不同頻率不同搭接方式不同搭接面的腐蝕IIVIIIII搭接面的腐蝕IIVIIIII搭接點的保護搭接點的保護第4章（2）電磁屏蔽技術

屏蔽材料的選擇實際屏蔽體的設計第4章（2）電磁屏蔽技術屏蔽材料的選擇電磁屏蔽屏蔽前的場強E1屏蔽后的場強E2對電磁波產(chǎn)生衰減的作用就是電磁屏蔽,電磁屏蔽作用的大小用屏蔽效能度量:SE=20lg(E1/E2)dB電磁屏蔽屏蔽前的場強E1屏蔽后的場強E2對電磁波產(chǎn)生衰減的作

電磁屏蔽是解決電磁兼容問題的重要手段之一。

大部分電磁兼容問題都可以通過電磁屏蔽來解決。用電磁屏蔽的方法來解決電磁干擾問題的最大好處是不會影響電路的正常工作，因此不需要對電路做任何修改。屏蔽體的有效性用屏蔽效能來度量。屏蔽效能是沒有屏蔽時空間某個位置的場強與有屏蔽時該位置的場強的比值，它表征了屏蔽體對電磁波的衰減程度。如果屏蔽效能計算中使用的磁場，則稱為磁場屏蔽效能，如果計算中用的是電場，則稱為電場屏蔽效能。電磁屏蔽是解決電磁兼容問題的重要手段之一。由于屏蔽體通常能將電磁波的強度衰減到原來的百分之一至百萬分之一，因此通常用分貝來表述。下表是衰減量與屏蔽效能的對應關系：無屏蔽場強：有屏蔽場強屏蔽效能SE（dB）

10：120100：1401000：16010000：180100000：11001000000：1120

一般民用產(chǎn)品機箱的屏蔽效能在40dB以下，軍用設備機箱的屏蔽效能一般要達到60B，TEMPEST設備的屏蔽機箱的屏蔽效要達到80dB以上。屏蔽室或屏蔽艙等往往要達到100dB。100dB以上的屏蔽體是很難制造的，成本也很高。由于屏蔽體通常能將電磁波的強度衰減到原來的百分之一至百萬分之實心材料屏蔽效能的計算入射波場強距離吸收損耗AR1R2SE＝R1＋R2＋A＋B＝R＋A＋BB實心材料屏蔽效能的計算入射波場強距離吸收損耗AR1R2SE波阻抗的概念波阻抗電場為主E1/r3H1/r2磁場為主H1/r3E1/r2平面波E1/rH1/r377/2到觀測點距離rE/H波阻抗的概念波阻抗電場為主E1/r3H吸收損耗的計算t入射電磁波E0剩余電磁波E1E1=E0e-t/

A＝20lg(E0/E1)=20lg(et/)dB0.37E0

A＝8.69(t/)dBA=3.34tfrrdB吸收損耗的計算t入射電磁波E0剩余電磁波E1E1=E0e趨膚深度舉例趨膚深度舉例反射損耗

R＝20lgZW4Zs反射損耗與波阻抗有關，波阻抗越高，則反射損耗越大。ZS=3.6810-7fr/r遠場：377近場：取決于源的阻抗同一種材料的阻抗隨頻率變反射損耗R＝20lgZW4Zs反射損耗與波阻不同電磁波的反射損耗遠場:R＝20lg3774Zs4500Zs=屏蔽體阻抗，D=屏蔽體到源的距離（m）f=電磁波的頻率（MHz）2DfDfZsZs電場:R＝20lg磁場:R＝20lgdB不同電磁波的反射損耗遠場:R＝20影響反射損耗的因素1500.1k1k10k100k1M10M100M平面波3108/2rfR(dB)r=30m

電場r=1m靠近輻射源r=30m磁場r=1m靠近輻射源影響反射損耗的因素1500.1k1k綜合屏蔽效能(0.5mm鋁板)150250平面波00.1k1k10k100k1M10M高頻時電磁波種類的影響很小電場波r=0.5m磁場波r=0.5m屏蔽效能（dB）頻率綜合屏蔽效能(0.5mm鋁板)150250平面波00.1多次反射修正因子的計算電磁波在屏蔽體內(nèi)多次反射，會引起附加的電磁泄漏，因此要對前面的計算進行修正。B=20lg(1-e-2t/)說明：

B為負值，其作用是減小屏蔽效能當趨膚深度與屏蔽體的厚度相當時，可以忽略對于電場波，可以忽略多次反射修正因子的計算電磁波在屏蔽體內(nèi)多次反射，會引起附加的說明一：對于電場波，由于大部分能量在金屬與空氣的第一個界面反射，進入金屬的能量已經(jīng)很小，造成多次反射泄漏時，電磁波在屏蔽材料內(nèi)已經(jīng)傳輸了三個厚度的距離，其幅度往往已經(jīng)小可以忽略的程度。說明二：對于磁場波，在第一個界面上，進入屏蔽材料的磁場強度是入射磁場強度的2倍，因此多次反射造成的影響是必須考慮的。說明三：當屏蔽材料的厚度較厚時，形成多次反射泄漏之前，電磁波在屏蔽材料內(nèi)傳輸三個厚度的距離，衰減已經(jīng)相當大，多次反射泄漏也可以忽略。說明一：對于電場波，由于大部分能量在金屬與空氣的第一個界面反怎樣屏蔽低頻磁場？低頻磁場低頻磁場吸收損耗小反射損耗小高導電材料高導磁材料高導電材料怎樣屏蔽低頻磁場？低頻磁場低頻磁場吸收損耗小反射損耗小高導電改善低頻磁場屏蔽效能的方法：使用導磁率較高的材料，以增加吸收損耗。理由：對于磁場而言，反射損耗已經(jīng)很小，主要是靠吸收損耗，吸收損耗的增加往往比反射損耗的減小幅度大，因此還是能夠改善屏蔽效能的。改進的方法：為了能同時對電場和磁場有效的屏蔽，希望既能增加吸收損耗，又不損失反射損耗，可以在高導磁率材料的表面增加一層高導電率材料，增加電場波在屏蔽材料與空氣界面上的反射損耗。改善低頻磁場屏蔽效能的方法：使用導磁率較高的材料，以增加吸收高導磁率材料的磁旁路效果H0H1H0RsR0H1R0RsSE=1+R0/RSH1=屏蔽體中心處的磁場強度，H0=屏蔽體外部的磁場強度，RS=屏蔽體的磁阻，R0=空氣的磁阻高導磁率材料的磁旁路效果H0H1H0RsR0H1R0RsSE旁路作用的計算：用電路模型來等效磁路：畫一個并聯(lián)電路圖，圖中并聯(lián)的兩個電阻分別代表屏蔽材料的磁阻和屏蔽體中空氣的磁阻。用計算并聯(lián)電路的方法可以如下關系式：

H1=H0RS/（RS+R0）式中：H1=屏蔽體中心處的磁場強度，H0=屏蔽體外部的磁場強度，RS=屏蔽體的磁阻，R0=空氣的磁阻旁路作用的計算：根據(jù)屏蔽效能的定義：屏蔽效能=H0/H1=（RS+R0）/RS=1+R0/RS

磁阻的計算：

R=S/（

A）式中：S=屏蔽體中磁路的長度，

A=屏蔽體中穿過磁力線的截面面積，

=0

r

。根據(jù)屏蔽效能的定義：低頻磁場屏蔽產(chǎn)品低頻磁場屏蔽產(chǎn)品磁屏蔽材料的頻率特性151015坡莫合金金屬鎳鋼冷軋鋼0.010.11.010100kHzr103磁屏蔽材料的頻率特性151015坡莫合金金屬鎳鋼冷軋鋼0鋼的相對磁導率頻率（MHz）r

0.000110000.00110000.0110000.110001.070010.0500100.01001000.050鋼的相對磁導率磁導率隨場強的變化磁通密度B磁場強度H飽和起始磁導率最大磁導率=B/H磁導率隨場強的變化磁通密度B磁場強度H飽和起始磁導屏蔽強磁場時的問題：當要屏蔽的磁場很強時，存在一對矛盾，即為了獲得較高的屏蔽性能，需要使用導磁率較高的材料，但這種材料容易飽和。如果用比較不容易飽和的材料，往往由于=較低，屏蔽性能又達不到要求。解決方法：

采用雙層屏蔽可以解決這個問題。先用導磁率較低，但不容易飽和的材料將磁場強度衰減到較低的程度，然后用高導磁率材料提供足夠的屏蔽。多層屏蔽的屏蔽效能要比單層屏蔽（即使沒有飽和）的屏蔽效能高，因為多了兩層反射界面。屏蔽強磁場時的問題：當要屏蔽的磁場很強時，存在一對矛盾，即為加工的影響20406080100101001k10k跌落前跌落后加工的影響20406080100101加工的影響：對高導磁率材料進行機械加工，如焊接、折彎、打孔、剪切、敲打等，都會降低高導磁率材料的磁導率。工件受到機械沖擊也會降低磁導率。從而影響屏蔽體的屏蔽效能。解決方法：按照材料生產(chǎn)廠商的要求進行熱處理。高導磁率材料的一個共性就是在機械加工后磁導率會降低，從而導致屏蔽效能降低。因此，磁屏蔽部件加工完成后，一定要進行熱處理，恢復磁性。加工的影響：對高導磁率材料進行機械加工，如焊接、折彎、打孔強磁場的屏蔽高導磁率材料：飽和低導磁率材料：屏效不夠低導磁率材料高導磁率材料強磁場的屏蔽高導磁率材料：飽和低導磁率材料：屏效不夠低導磁率解決這個矛盾的方法是：采用雙層屏蔽，先用不容易發(fā)生飽和的磁導率較低的材料將磁場衰減到一定程度，然后用高導磁率材料將磁場衰減到滿足要求。解決這個矛盾的方法是：采用雙層屏蔽，先用不容易發(fā)生飽和的磁導良好電磁屏蔽的關鍵因素屏蔽體導電連續(xù)沒有穿過屏蔽體的導體屏蔽效能高的屏蔽體不要忘記：選擇適當?shù)钠帘尾牧夏阒绬幔号c屏蔽體接地與否無關良好電磁屏蔽的關鍵因素屏蔽體沒有穿過屏屏蔽效能高的屏蔽體不要保持屏蔽體的導電連續(xù)性才是關鍵：電磁屏蔽的關鍵是保證屏蔽體的導電連續(xù)性，即整個屏蔽體必須是一個完整的、連續(xù)的導電體。穿過屏蔽體的導體危害最大：實際機箱屏蔽效能低的另一個主要原因是穿過屏蔽機箱的導體。保持屏蔽體的導電連續(xù)性才是關鍵：電磁屏蔽的關鍵是保證屏蔽體的實際屏蔽體的問題通風口顯示窗鍵盤指示燈電纜插座調(diào)節(jié)旋鈕實際機箱上有許多泄漏源：不同部分結合處的縫隙通風口、顯示窗、按鍵、指示燈、電纜線、電源線等電源線縫隙實際屏蔽體的問題通風口顯示窗鍵盤指示燈電纜插座調(diào)節(jié)旋鈕實際機遠場區(qū)孔洞的屏蔽效能LLSE=100–20lgL–20lgf+20lg（1+2.3lg(L/H))=0dB若L

/2H遠場區(qū)孔洞的屏蔽效能LLSE=100–20lgL

對于一個厚度為0材料上的縫隙，近似計算公式如圖所示，式中各量如下：

L=縫隙的長度（mm），H=縫隙的寬度（mm），

f=入射電磁波的頻率（MHz）。例：一個機箱上有顯示窗口60×20mm，面板與機箱之間的縫隙300×0.3mm，計算遠場的屏蔽效能。對于一個厚度為0材料上的縫隙，近似計算公式如圖所示，式中解：SE顯示窗口

=100–20lg60–20lgf+20lg（1+2.3lg(60/20))=64-20lgf+6=70-20lgf=0dB在f=2500MHz時(L=/2)，SE縫隙

=100–20lg300–20lgf+20lg（1+2.3lg(300/0.3))=50-20lgf+18=68-20lgf=0dB在f=500MHz時(L=/2)，解：孔洞在近場區(qū)的屏蔽效能1、若ZC

（7.9/Df）：（說明是電場源）SE=48+20lgZC–20lgLf+20lg(1+2.3lg(L/H))ZC=輻射源電路的阻抗（），D=孔洞到輻射源的距離（m），L、H=孔洞長、寬（mm），f=電磁波的頻率（MHz）孔洞在近場區(qū)的屏蔽效能1、若ZC（7.9/Df）：（說孔洞在近場區(qū)的屏蔽效能2、若ZC

（7.9/Df）：（說明是磁場源）SE=20lg(D/L)+20lg(1+2.3lg(L/H))

（注意：對于磁場源，屏效與頻率無關！）ZC=輻射源電路的阻抗（），D=孔洞到輻射源的距離（m），L、H=孔洞長、寬（mm），f=電磁波的頻率（MHz）孔洞在近場區(qū)的屏蔽效能2、若ZC（7.9/Df）：（說縫隙的泄漏低頻起主要作用高頻起主要作用縫隙處的阻抗：縫隙的阻抗可以用電阻和電容并聯(lián)來等效。低頻時，電阻分量起主要作用；高頻時，電容分量起主要作用。由于電容的容抗隨著頻率的升高降低，因此如果縫隙是主要泄漏源，則屏蔽機箱的屏蔽效能經(jīng)常隨著頻率的升高而增加?？p隙的泄漏低頻起主要作用高頻起主要作用縫隙處的阻抗：影響電阻成分的因素：影響縫隙上電阻成分的因素主要有：接觸面積（接觸點數(shù)）、接觸面的材料（一般較軟的材料接觸電阻較?。⒔佑|面的清潔程度、接觸面上的壓力（壓力要足以使接觸點穿透金屬表層氧化層）、氧化腐蝕等。影響電容成分的因素：根據(jù)電容器的原理，很容易知道：兩個表面之間的距離越近，相對的面積越大，則電容越大。影響電阻成分的因素：縫隙的處理：電磁密封襯墊縫隙縫隙的處理：電磁密封襯墊縫隙減小縫隙電磁泄漏的基本思路：減小縫隙的阻抗（增加導電接觸點、加大兩塊金屬板之間的重疊面積、減小縫隙的寬度）方法1：使用機械加工的手段（如用銑床加工接觸表面）來增加接觸面的平整度。缺點：加工成本高。方法2：增加緊固件（螺釘、鉚釘）的密度，缺點：僅適合永久性結合的場合。減小縫隙電磁泄漏的基本思路：減小縫隙的阻抗（增加導電接觸點、方法3：使用電磁密封襯墊原理：電磁密封襯墊是一種彈性的導電材料。如果在縫隙處安裝上連續(xù)的電磁密封襯墊，那么，對于電磁波而言，就如同在液體容器的蓋子上使用了橡膠密封襯墊后不會發(fā)生液體泄漏一樣，不會發(fā)生電磁波的泄漏。缺點：增加額外的成本，但購買電磁密封襯墊的費用往往可以從產(chǎn)品的加工費用（使用密封墊后，對加工的精度要求往往降低），性能（可維性、外觀等）等方面得到補償。方法3：使用電磁密封襯墊電磁密封襯墊的靈活應用：除非對屏蔽的要求非常高的場合，否則并不需要在縫隙處連續(xù)使用電磁密封襯墊。在實踐中，可以根據(jù)對屏蔽效能的要求間隔地安裝襯墊，每段襯墊之間形成的小孔洞泄漏可以用前面的介紹的公式計算。在樣機上精心地調(diào)整襯墊間隔，使既能滿足屏蔽的要求，又使成本最低。對于民用產(chǎn)品，襯墊之間的間隔可以為/20~/100之間。軍用產(chǎn)品則一般要連續(xù)安裝。電磁密封襯墊的靈活應用：電磁密封襯墊的種類

金屬絲網(wǎng)襯墊(帶橡膠芯的和空心的)導電橡膠(不同導電填充物的)指形簧片(不同表面涂覆層的)螺旋管襯墊(不銹鋼的和鍍錫鈹銅的)導電布電磁密封襯墊的種類金屬絲網(wǎng)襯墊(帶橡膠芯的和空心的)指形簧片指形簧片螺旋管電磁密封襯墊螺旋管電磁密封襯墊電磁密封襯墊的主要參數(shù)