輻射干擾的抑制課件

第三講輻射干擾的抑制

3.1引言實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)和設(shè)備電磁兼容性技術(shù)措施可分為兩大類。第一大類措施是通過屏蔽、濾波及接地等技術(shù)將干擾予以隔離和抑制。這也通常被稱為抑制與隔離電磁干擾，即電磁兼容的三大技術(shù)。第二類措施是系統(tǒng)和設(shè)備本身應(yīng)盡可能選用互相干擾最小的設(shè)備、電路和部件，并進(jìn)行合理的布局。應(yīng)以全局的觀點(diǎn)統(tǒng)一考慮系統(tǒng)的電磁兼容性技術(shù)措施。

構(gòu)成干擾的三要素是干擾源、傳輸通道、接收器。因而，抑制輻射干擾也應(yīng)從這方面著手研究。1．減少輻射干擾源的輻射2．增加輻射干擾傳輸通道的損耗3．減少接收器接收干擾的無用信號(hào)或噪聲3.1.1減少輻射干擾源的輻射

1）處理傳導(dǎo)干擾源的有效方法也同樣適用于減少輻射干擾源輻射的方法。2）利用天線電路的電壓駐波比特性減少諧波輻射。3）在發(fā)射機(jī)輸出端加相應(yīng)的濾波器，濾掉對(duì)接收器構(gòu)成干擾的頻率。4）改變天線發(fā)射方向，使其對(duì)接收器不構(gòu)成干擾。5）改變天線的極化方向，使其和接收天線不同極化，減少對(duì)接收器的干擾。6）改變輻射的頻率，遠(yuǎn)離接收設(shè)備接收的頻率，以減少對(duì)接收器的干擾。7）改變發(fā)射機(jī)的調(diào)制特性、帶寬等，使其減少對(duì)接收器的干擾。8）減少發(fā)射機(jī)不需要的功率，以減少對(duì)接收器的干擾。9）改變發(fā)射機(jī)的位置，使其遠(yuǎn)離接收器的所在位置，以減少對(duì)接收器的干擾。10）改變發(fā)射機(jī)的工作時(shí)間，使其不和接收器在同一時(shí)間工作，以減少對(duì)接收器的干擾。11）對(duì)不需要的電磁輻射設(shè)備進(jìn)行屏蔽。3.1.2增加輻射干擾傳輸通道的損耗

作為通信來講，傳輸通道的損耗越小越好，這樣對(duì)有用信號(hào)衰減小，使接收質(zhì)量高。但是對(duì)接收器產(chǎn)生的干擾來看，希望傳輸通道損耗大好，最好能把對(duì)接收器構(gòu)成干擾的無用信號(hào)或者電磁噪聲完全損耗掉。1）增加傳輸通道的長(zhǎng)度，使其增加損耗。2）對(duì)直射波，可在傳輸通道加阻擋，切斷和接收器的通路。3）在輻射干擾源和接收器之間的通道上加屏蔽，可以明顯減少輻射干擾。3.1.3減少接收器接收干擾的無用信號(hào)或噪聲

適當(dāng)選擇接收機(jī)的靈敏度，對(duì)于通信來講，接收機(jī)靈敏度越高越好，這樣作用距離才能遠(yuǎn)。但是對(duì)于干擾來講，則相反，接收機(jī)靈敏度越低越好，低到根本收不到電磁干擾就更好。顯然，在能完成任務(wù)的同時(shí)，所選的靈敏度不要太高。在接收機(jī)的輸入端加濾波器，濾掉相應(yīng)的干擾頻率。改變接收天線的方向，使它不對(duì)著干擾方向。改變天線極化方向，使其和干擾源天線不同極化，減少干擾。改變接收頻率，使其遠(yuǎn)離干擾源的頻率，以減少接收器的干擾。改變接收器的選擇性、帶寬，來減少干擾。改變接收機(jī)的位置，使其遠(yuǎn)離發(fā)射機(jī)，從而減少接收機(jī)的干擾。改變接收機(jī)的工作時(shí)間，使其不和輻射干擾源同時(shí)間工作。對(duì)于電磁兼容工程師來說主要是應(yīng)用一些基本的，有效的措施來進(jìn)行抑制電磁干擾，就是我們?cè)诘谝徽略?jīng)提到過的實(shí)現(xiàn)電磁兼容的基本技術(shù)，既屏蔽，濾波和接地。在電磁兼容領(lǐng)域里，屏蔽主要是為了衰減來自空間或泄露到空間的輻射電磁干擾；濾波主要是為了濾除來自或注入線路的傳導(dǎo)干擾；而接地技術(shù)的應(yīng)用，有時(shí)是為了解決傳導(dǎo)干擾，有時(shí)是為了解決輻射干擾。

本章討論輻射干擾的抑制問題。屏蔽主要是為了衰減來自空間或泄露到空間的輻射電磁干擾，因此，這章的重點(diǎn)是研究如何用屏蔽的方法來抑制輻射干擾。屏蔽主要是衰減來自空間或泄露到空間的輻射電磁干擾，因此，研究屏蔽首先就要研究電磁場(chǎng)的概念及原理。

杭州電子科技大學(xué)新型電子器件與應(yīng)用研究所電磁屏蔽涂料機(jī)箱內(nèi)的屏蔽機(jī)殼代替屏蔽機(jī)殼的屏蔽薄膜無屏蔽涂料的測(cè)試結(jié)果（杭電新型電子器件與應(yīng)用研究所屏蔽圖層）有屏蔽涂料的測(cè)試結(jié)果（杭電新型電子器件與應(yīng)用研究所屏蔽圖層）屏蔽圖層的微觀SEM（杭電新型電子器件與應(yīng)用研究所）屏蔽圖層的微觀SEM（杭電新型電子器件與應(yīng)用研究所）3.2電磁場(chǎng)的基本原理3.2.1電路電路是由若干電氣器件或設(shè)備，按一定的方式和規(guī)律組成的總體，它構(gòu)成電流的通路。隨著電流的流通，電路實(shí)現(xiàn)了電能的傳輸、分配和轉(zhuǎn)換；或者實(shí)現(xiàn)各種電信號(hào)的傳遞、處理和測(cè)量。電路的基本組成為4部分：電源、負(fù)載、連接導(dǎo)線和開關(guān)。實(shí)際的電氣器件在應(yīng)用時(shí)產(chǎn)生的電磁過程是比較復(fù)雜的例如，一個(gè)實(shí)際電阻器除了消耗電能外，還會(huì)在電流流過時(shí)產(chǎn)生磁場(chǎng)，因而兼有電感的性質(zhì)；而一個(gè)實(shí)際電容器或電感線圈除了分別具有儲(chǔ)存電場(chǎng)能量或磁場(chǎng)能量的基本性質(zhì)外，也有電能消耗。實(shí)際的電氣器件雖然種類繁多，但可按它們所屬的電磁性質(zhì)和現(xiàn)象，用反映其主要性質(zhì)的理想元件來表示他們，如電阻器、燈泡和電爐等，它們主要是消耗電能的。這樣，可以用一個(gè)理想電阻元件來表示所有具有消耗電能特征的實(shí)際電氣器件。由于電容器主要是儲(chǔ)存電場(chǎng)能，可用一個(gè)理想電容元件來表示具有儲(chǔ)存電場(chǎng)能量的實(shí)際器件；而用一個(gè)理想電感元件來表示具有儲(chǔ)存磁場(chǎng)能量的實(shí)際器件，如電感線圈等。因此，理想元件就是可精確定義并能表征實(shí)際器件的主要電磁性質(zhì)的一種理想化元件。理想電源實(shí)際電路中，電源向各種用電設(shè)備提供能量。實(shí)際電源種類繁多，但在一定條件下構(gòu)成電路模型時(shí)，電源通常有理想電壓源和理想電流源兩種理想電壓源無論外部電壓如何，其端電壓總能保持定值或一定的時(shí)間函數(shù)；理想電流源無論外部電路如何，其輸出電流總保持定值或一定的時(shí)間函數(shù)。均屬有源二端理想元件電阻元件

電阻元件是從對(duì)電流呈現(xiàn)阻力而且消耗電能的實(shí)際電氣器件中抽象出來的理想化元件。任何兩端元件，如果在任何時(shí)刻，其兩端電壓和通過元件的電流之間的關(guān)系可以在伏安特性平面上用曲線表示，則稱為電阻元件。電感元件

電感元件是實(shí)際電感器的理想化元件，它體現(xiàn)了元件儲(chǔ)存磁場(chǎng)能量的性質(zhì)。任意兩端元件，如果在任意時(shí)刻，其電流和由它產(chǎn)生的磁鏈Ψ之間的關(guān)系可以在Ψ-i平面上用曲線來表示（韋安特性），則稱其為電感元件。如果電感線圈為N匝，當(dāng)線圈中通以電流iL時(shí)，則產(chǎn)生磁通Φ。因磁通Φ與N匝線圈相交鏈，所以N匝線圈總磁通鏈為Ψ=NΦ。Ψ與Φ都是由線圈自身的電流產(chǎn)生的，故稱自感磁通和自感磁鏈。則L稱為該元件的電感或自感，其值為自感磁鏈Ψ與電流之比，即：電感元件上任意時(shí)刻的電壓與電流有下列關(guān)系：電容元件

電容元件是實(shí)際電容器的理想化元件，它體現(xiàn)了元件儲(chǔ)存電場(chǎng)能量的性質(zhì)。任意兩端元件，如果在任意時(shí)刻，其極板上的電荷和元件兩端的電壓之間的關(guān)系可以在q-u平面上用曲線來表示（庫伏特性），則稱其為電容元件。對(duì)于線形電容元件，其電容值C為一正實(shí)常數(shù)。其值為電容任一極板上積累的電荷量q與其上的電壓u的比值。

電容元件的特性方程為：

3.2.2磁路磁通（磁力線）所通過的閉合路徑稱為磁路。線圈中通以電流就會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁力線將分布在線圈周圍的整個(gè)空間。

空芯線圈的磁場(chǎng)鐵芯線圈的磁場(chǎng)

磁通（磁力線）Φ的單位在國(guó)際單位制中為韋伯，簡(jiǎn)稱韋，單位符號(hào)Wb。磁通密度B這一物理量，它是在與磁場(chǎng)相垂直的單位面積內(nèi)的磁通，在均勻磁場(chǎng)中：磁場(chǎng)是由電流產(chǎn)生的，在磁路中，電流越大，線圈匝數(shù)越多，產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度越強(qiáng)。既取決于電流與線圈匝數(shù)的乘積NI。這一乘積叫做磁動(dòng)勢(shì)（magnetomotiveforce）或磁通勢(shì)。以F表示，即磁動(dòng)勢(shì)是磁路中產(chǎn)生磁通的“推動(dòng)力”。磁動(dòng)勢(shì)的國(guó)際制單位為（A）。磁場(chǎng)的強(qiáng)弱用磁場(chǎng)強(qiáng)度H表示，若磁路的平均長(zhǎng)度（既磁路中心線的長(zhǎng)度）為，則即磁場(chǎng)強(qiáng)度是磁力線路徑每單位長(zhǎng)度的磁動(dòng)勢(shì)。在國(guó)際單位制中H的單位是安/米（A/m）。磁場(chǎng)強(qiáng)度是這樣規(guī)定的：一個(gè)向量磁場(chǎng)中某點(diǎn)磁場(chǎng)方向?yàn)榇艌?chǎng)中小磁針受磁場(chǎng)力的作用，發(fā)生偏轉(zhuǎn)停止后小磁針的北極所指的方向就是小磁針?biāo)诖艌?chǎng)強(qiáng)度的方向。而磁場(chǎng)中某點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)度H在數(shù)值上等于該點(diǎn)上單位磁極所受的力。如果單位磁極所受的力正好是一個(gè)達(dá)因，那么這點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)度H就是一奧斯特（Oersted）。磁場(chǎng)強(qiáng)度是反映由電流產(chǎn)生磁場(chǎng)強(qiáng)弱的一個(gè)物理量。

磁力線從N極到S極的途徑稱為磁路，在磁路中阻止磁力線通過的力量稱為磁阻。而導(dǎo)磁的力量則稱為磁導(dǎo)。實(shí)際上，即使幾何尺寸完全相同的磁路，在相同的磁動(dòng)勢(shì)的作用下，磁場(chǎng)的強(qiáng)弱程度也有大的差別，這是由于不同的物質(zhì)導(dǎo)磁能力不同的緣故，用來衡量物質(zhì)導(dǎo)磁能力的物理量稱為導(dǎo)磁率（permeability）,用μ來表示。所有物質(zhì)根據(jù)磁性分為三大類：即順磁質(zhì)、反磁質(zhì)和鐵磁質(zhì)。磁性大小則根據(jù)物質(zhì)的磁導(dǎo)率（不同物質(zhì)被磁化的程度）的大?。é蹋﹣肀硎尽Ｒ?guī)定真空時(shí)μ=1。順磁質(zhì)的導(dǎo)磁率略大于真空，即μ>1，如空氣、鎂、鋁、鉑、氧和硬橡膠等。反磁質(zhì)的導(dǎo)磁率略小于真空，即μ<1

，如水、玻璃、水銀、鈹、鉍和銻等。鐵磁質(zhì)屬于順磁質(zhì)，但它們的磁導(dǎo)率很大，即μ>>1

，在外加磁場(chǎng)作用下極易被磁化，是良好的磁性材料，如鐵、鎳、鈷和磁性合金等，其μ可達(dá)幾十、幾百和幾千，甚至達(dá)數(shù)百萬。人體組織多屬反磁質(zhì)，也有少數(shù)順磁質(zhì)，如自由基等。人體的磁導(dǎo)率近于1，即μ≈1。相對(duì)磁導(dǎo)率μr材料名稱鑄鐵鑄鋼硅鋼片坡莫合金鋁硅鐵粉芯用于f=1*106

以上的鎳鋅鐵氧體用于f=1*106以下的鎳鋅鐵氧體240~400510~22007000~1000020000~2000002.5~7300~500010~1000常用磁性材料的相對(duì)磁導(dǎo)率磁導(dǎo)率與磁場(chǎng)強(qiáng)度的乘積稱為磁感應(yīng)強(qiáng)度B，即式子表明，在相同的磁場(chǎng)強(qiáng)度的情況下，物質(zhì)的磁導(dǎo)率越高，整體的磁場(chǎng)效應(yīng)將越強(qiáng)，由前述可知，磁場(chǎng)強(qiáng)度H是正比于電流I的，因此，磁感應(yīng)強(qiáng)度(磁通密度)B既體現(xiàn)勵(lì)磁電流大小，又體現(xiàn)磁性材料性質(zhì)的一個(gè)反映整體磁場(chǎng)強(qiáng)弱的物理量。磁路物理量的兩種單位列表物理量SI單位cgs單位磁通Φ磁通密度B磁動(dòng)勢(shì)F磁場(chǎng)強(qiáng)度H韋伯Wb特斯拉T安培A安培/米

A/m馬克斯威爾Mx高斯G吉爾伯Gi奧斯特Oe單位制換算關(guān)系物理量換算關(guān)系ΦBFH1Wb=108Mx1T=104G1A=1.26Gi1A/m=1.26*10-2Oe為了加深對(duì)電路與磁路的理解，列出來磁路與電路的對(duì)照關(guān)系。

電路與磁路的對(duì)比

電

路磁

路電動(dòng)勢(shì)E電流I電流密度J電阻率ρ電阻R=ρ*l/s歐姆定律I=E/R磁動(dòng)勢(shì)F磁通Φ磁通密度B磁導(dǎo)率μ磁阻Rm=l/μS歐姆定律Φ=F/Rm磁路與電路的相似只是數(shù)學(xué)形式上的，本質(zhì)上兩者有根本的區(qū)別。首先它們是兩種不同的物理現(xiàn)象其次兩者在特性上也有很大差別，例如電路有斷路的情況，斷路時(shí)電動(dòng)勢(shì)仍存在，但電路內(nèi)的電流等于零，磁路則沒有斷路，磁動(dòng)勢(shì)的存在總伴隨著磁通的存在。同時(shí)如果電路內(nèi)沒有電動(dòng)勢(shì)，則電流等于零，而磁路內(nèi)沒有磁動(dòng)勢(shì)時(shí)，由于磁性材料有剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度，所以總存在著或多或少的磁通量。電流在電路內(nèi)流動(dòng)時(shí)有功率損耗I2R，而在磁路內(nèi)Φ2Rm并不代表功率損耗。就磁通本身來說，恒定的磁通量的維持并不需要消耗任何能量，磁路也不會(huì)引起發(fā)熱。維持恒定磁通所消耗的能量，是由于電流通過勵(lì)磁繞阻時(shí)，在繞阻的電阻上有能量損耗的緣故。3.2.2典型輻射源（電場(chǎng)源和磁場(chǎng)源）時(shí)變電流以兩種形式存在：電場(chǎng)源（耦極子天線）；磁場(chǎng)源（閉合回路）。設(shè)在一根足夠短的直線元上流過電流I，則在導(dǎo)線的周圍產(chǎn)生了磁力線，而在沿著導(dǎo)線方向產(chǎn)生了電力線。也就是說，在這根導(dǎo)線的附近存在著電場(chǎng)與磁場(chǎng)。當(dāng)電流I變化時(shí)，相應(yīng)地在導(dǎo)線附近空間的電場(chǎng)與磁場(chǎng)也隨之發(fā)生變化。該電場(chǎng)、磁場(chǎng)變化在空間的傳播即形成所謂的電磁波。其傳播速度為光速C，波長(zhǎng)為λ。

足夠短的直線元導(dǎo)線流過電流I，附近空間產(chǎn)生的電磁場(chǎng)示意圖實(shí)際導(dǎo)線不均勻電流分段處理示意圖近場(chǎng)、感應(yīng)場(chǎng)和輻射場(chǎng)強(qiáng)隨觀測(cè)點(diǎn)距離變化示意圖

環(huán)型天線電磁場(chǎng)示意圖（a）環(huán)形天線元

（b）大環(huán)型不均勻電流可分解為若干型圓的疊加環(huán)形天線近場(chǎng)、遠(yuǎn)場(chǎng)、引入場(chǎng)的近似場(chǎng)強(qiáng)強(qiáng)場(chǎng)性質(zhì)HθHrEΦ遠(yuǎn)場(chǎng)近場(chǎng)引入場(chǎng)3.2.3場(chǎng)域劃分電磁兼容性研究的主要內(nèi)容之一是電磁環(huán)境，也就是電磁場(chǎng)的近場(chǎng)分布情況。電磁場(chǎng)的近場(chǎng)又可分為感應(yīng)近場(chǎng)和輻射近場(chǎng)。通常，當(dāng)天線尺寸小于其工作波長(zhǎng)時(shí)，天線周圍產(chǎn)生的主要是感應(yīng)近場(chǎng)，當(dāng)天線尺寸大于工作波長(zhǎng)時(shí)，天線近處產(chǎn)生的主要是輻射近場(chǎng)。而電子設(shè)備機(jī)殼泄漏電磁場(chǎng)視其泄漏信號(hào)頻率及泄漏部位情況可呈現(xiàn)感匝近場(chǎng)或者輻射近場(chǎng)的特點(diǎn)。

靜態(tài)場(chǎng)中是沒有近場(chǎng)與遠(yuǎn)場(chǎng)之分的，這時(shí)有場(chǎng)源就有場(chǎng)，靜止電荷周圍的電場(chǎng)隨場(chǎng)源距離的增大呈平方反比關(guān)系衰減；而穩(wěn)定電流周圍的磁場(chǎng)．則隨場(chǎng)源距離的增大，按立方反比關(guān)系衰減。當(dāng)場(chǎng)由靜態(tài)過渡到時(shí)變時(shí)，上述這種在電荷、電流周圍所產(chǎn)生的場(chǎng)依然存在，當(dāng)然此時(shí)已出現(xiàn)隨時(shí)間變化的待點(diǎn)，這種場(chǎng)稱為感應(yīng)場(chǎng)。此外，還出現(xiàn)一種新的電磁場(chǎng)成分，稱為輻射場(chǎng)。它是脫離電荷、電流并以波的形式向外傳播的場(chǎng)。它一旦從場(chǎng)源輻射出去之后，就按自身的規(guī)律運(yùn)動(dòng)，與場(chǎng)源以后的狀態(tài)沒有關(guān)系，感應(yīng)場(chǎng)量與距離平方成反比關(guān)系衰減的，而輻射場(chǎng)僅與距離成反比關(guān)系衰減。遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)是在離輻射源很遠(yuǎn)處，或在無窮遠(yuǎn)處觀察到的場(chǎng)。對(duì)于口徑尺寸大的天線，在測(cè)量中，將2D2/λ作為遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)近似的最小距離，規(guī)定這一最小距離是基于口徑輻射條件，即對(duì)于一個(gè)等相位分布的輻射口徑，其最大尺寸為D。在遠(yuǎn)區(qū)，其軸線上與邊緣的相位差小于或，用這一準(zhǔn)則，即是認(rèn)為遠(yuǎn)區(qū)是從距離天線2D2/λ處一直延伸到無窮遠(yuǎn)處。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于天線最大尺寸遠(yuǎn)小于波長(zhǎng)的電小天線而言，其遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)的極限距離規(guī)定為λ/6（），即當(dāng)r<<λ/6（）的區(qū)域作為近區(qū)，而r>>λ/6（）的區(qū)域稱作遠(yuǎn)區(qū)。此處所指極限距離λ/6是表示波的相位改變1個(gè)弧度所相應(yīng)的距離。在場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量中，不同場(chǎng)區(qū)的場(chǎng)結(jié)構(gòu)是不相同的，特別是近區(qū)場(chǎng)和遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)，它們之間有明顯的差異。1)在電小天線輻射的近區(qū)，電場(chǎng)與磁場(chǎng)的相位相差，平均的坡印廷矢量為零。近區(qū)場(chǎng)可以看成是感應(yīng)場(chǎng)。2)在感應(yīng)場(chǎng)中，感應(yīng)的情況不僅與場(chǎng)源性質(zhì)及耦合方式有關(guān)，而且還取決于被感應(yīng)導(dǎo)體的狀況、所在位置以及周圍的環(huán)境條件，近區(qū)場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)分布很復(fù)雜，感應(yīng)體的存在會(huì)擾動(dòng)原來的電磁場(chǎng)分布。3)在感應(yīng)場(chǎng)中，波阻抗與場(chǎng)源的相關(guān)性很強(qiáng)，且是頻率的函數(shù)。近區(qū)場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)強(qiáng)度，既可由測(cè)量得到，也可由遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)的測(cè)量數(shù)據(jù)，用球面波展開法轉(zhuǎn)換為近場(chǎng)數(shù)據(jù)。4)點(diǎn)源輻射的近區(qū)場(chǎng)是球面波，不能用平面波的方法處理，需要用球面波展開法分析。5)對(duì)于口徑尺寸D>λ的情況，其輻射的感應(yīng)近區(qū)場(chǎng)幅度和相位分布是沒有起伏的，但輻射的近區(qū)場(chǎng)是有起伏的。遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)的主要特性：1)在自由空間，遠(yuǎn)區(qū)輻射場(chǎng)接近于平面波．計(jì)算遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)與坐標(biāo)系選擇無關(guān)。2)在遠(yuǎn)區(qū)，電場(chǎng)和磁場(chǎng)是同相位的，它們的方向都與波的前進(jìn)方向垂直，電場(chǎng)與磁場(chǎng)是共面的，平均坡印廷矢量不為零。3)電場(chǎng)與磁場(chǎng)的比值是恒定的，即為或376.7Ω。4)遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)的幅度隨距離增加而單調(diào)下降。3.2.4波阻抗空間中某點(diǎn)的波阻抗，定義為該點(diǎn)的電磁強(qiáng)度與磁場(chǎng)強(qiáng)度之比波阻抗隨距離的變化3.3電磁屏蔽的分類及作用原理對(duì)干擾源或感受器(敏感設(shè)備、電路或組件)進(jìn)行屏蔽，能有效地抑制干擾并提高電子系統(tǒng)或設(shè)備的電磁兼容性。屏蔽是電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮的重要內(nèi)容之一，是利用屏蔽體阻止或減少電磁能量傳輸?shù)囊环N措施。屏蔽體是用以阻止或減小電磁能傳輸而對(duì)裝置進(jìn)行封閉或遮蔽的一種阻擋層。它可以是導(dǎo)電的、導(dǎo)磁的、介質(zhì)的或帶有非金屬吸收填料的。

抑制以場(chǎng)的形式造成干擾的有效方法是電磁屏蔽.所謂電磁屏蔽就是以某種材料(導(dǎo)電或?qū)Т挪牧?制成的屏蔽殼體(實(shí)體的或非實(shí)體的)將需要屏蔽的區(qū)域封閉起來，形成電磁隔離，即其內(nèi)的電磁場(chǎng)不能超出這一區(qū)域，而外來的輻射電磁場(chǎng)不能進(jìn)入這一區(qū)域(或者進(jìn)出該區(qū)域的電磁能量將受到很大的衰減)。3.3.1靜電屏蔽原理

電磁屏蔽的作用原理是利用屏蔽體對(duì)電磁能流的反射、吸收和引導(dǎo)作用。而這些作用是與屏蔽結(jié)構(gòu)表面上和屏蔽體內(nèi)感生的電荷、電流與極化現(xiàn)象密切相關(guān)的。按屏蔽原理，可分為電場(chǎng)屏蔽、磁場(chǎng)屏蔽及電磁場(chǎng)屏蔽靜電屏蔽的實(shí)質(zhì)是減小兩個(gè)回路(或兩個(gè)元件、組件)問電場(chǎng)感應(yīng)的影響。電屏蔽體利用良導(dǎo)體制成，既可阻止屏蔽體內(nèi)腔干擾源產(chǎn)生的電力線泄漏到外部去，也可阻止屏蔽體外的電力線進(jìn)入到屏蔽體內(nèi)腔。

涉及到屏蔽體的接地問題。在電子設(shè)備中，電子電路往往以設(shè)備的金屬底座或機(jī)架、機(jī)箱等作為參考零電位，稱之為“地”電位。當(dāng)?shù)鬃驒C(jī)架外殼等末與大地連接時(shí)，這種設(shè)備內(nèi)部的“地”電位并不與大地同電位。電子電路的地線通常與底座或機(jī)箱相連接，所以它就是電位基準(zhǔn)。

(a)(b)(c)（d）

（e）電場(chǎng)屏蔽原理在電子系統(tǒng)和電子設(shè)備中所涉及的電場(chǎng)，一般均是隨時(shí)間變化的，稱之“時(shí)變場(chǎng)”。隨著電場(chǎng)的變化，屏蔽體的接地線就必然有電流通過。對(duì)屏蔽機(jī)理的分析，采用電路理論較為方便，這時(shí)干擾源與感受器之間的電揚(yáng)感應(yīng)可用兩者間分布電容的耦合來度量。靜電屏蔽應(yīng)具有兩個(gè)基本要點(diǎn)，即完善的屏蔽體和良好的接地。3.3.2靜磁屏蔽基本原理在電子設(shè)備中，低頻磁場(chǎng)干擾是一個(gè)棘手的問題，其原因是磁屏蔽體的屏蔽效能遠(yuǎn)不如電屏蔽和電磁屏蔽。對(duì)于低頻磁場(chǎng)(包括恒定磁場(chǎng))屏蔽，主要是依賴高磁導(dǎo)率材料所具有的低磁阻特性起到磁分路作用。因?yàn)榈皖l時(shí)，渦流的屏蔽作用已很小。磁屏蔽原理由于屏蔽體壁的磁阻小，磁力線大部分沿著壁內(nèi)通過，穿入屏蔽體內(nèi)腔的磁力線很少，屏蔽體的磁導(dǎo)率越高，或壁層越厚，磁分路作用愈加明顯，屏蔽效能愈好。在磁路中，磁屏蔽體磁阻的值可按下式計(jì)算式中：Rm—磁路的磁阻（1/H）；

μ—材料的磁導(dǎo)率（H/m）；

S一磁路的橫截面積（m2）；

l—磁路的平均長(zhǎng)度（m）。

磁場(chǎng)屏蔽不同于電場(chǎng)屏蔽，屏蔽體不接地不會(huì)影響屏蔽效果，但是由于磁屏蔽體材料也對(duì)電場(chǎng)起一定的屏蔽作用，故其通常也接地。磁屏蔽要求屏蔽體材料的導(dǎo)磁率要高，同時(shí)在聚集磁力線的通路上不能有斷缺開口，要保證磁路連續(xù)暢通。如果屏蔽盒需要開縫，狹縫只能與磁通方向一致，不能垂直切斷磁力線。否則將會(huì)影響屏蔽效果。

高導(dǎo)磁率材料使用注意事項(xiàng)：1）導(dǎo)磁率隨著頻率的升高而降低2）高導(dǎo)磁率材料經(jīng)過加工或受到?jīng)_擊、碰撞后會(huì)發(fā)生導(dǎo)磁率降低的現(xiàn)象。因此必須在加工后進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚?）導(dǎo)磁率與外加磁場(chǎng)有關(guān)，當(dāng)外加磁場(chǎng)適中的時(shí)候，導(dǎo)磁率最高。當(dāng)外界磁場(chǎng)過強(qiáng)的時(shí)候，屏蔽材料會(huì)發(fā)生飽和。一旦發(fā)生飽和，導(dǎo)磁率迅速降低，材料的導(dǎo)磁率越高，飽和磁場(chǎng)強(qiáng)度越低。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強(qiáng)磁場(chǎng)的屏蔽高導(dǎo)磁率材料：飽和低導(dǎo)磁率材料：屏效不夠低導(dǎo)磁率材料高導(dǎo)磁率材料3.3.3電磁屏蔽干擾源產(chǎn)生的交變電磁場(chǎng)總是同時(shí)包含電場(chǎng)分量和磁場(chǎng)分量，而且這兩個(gè)分量的大小隨傳播距離以及干擾源的不同特性會(huì)有所差別。

1）當(dāng)干擾源為高電壓小電流的電振蕩發(fā)射時(shí)(如垂直導(dǎo)體、拉桿天線等)，干擾源為高阻抗。在近場(chǎng)（r<λ/6或rλ</6)區(qū)，電磁場(chǎng)特性以電場(chǎng)占主導(dǎo)，磁場(chǎng)分量可以忽略，電場(chǎng)強(qiáng)度比磁場(chǎng)強(qiáng)度大得多，波阻抗為：

2）當(dāng)干擾源為低電壓大電流的磁振蕩發(fā)射時(shí)(如環(huán)形導(dǎo)體、環(huán)形天線等)，場(chǎng)源為低阻抗，在近場(chǎng)區(qū)波阻抗與r成正比，隨距離r增加而增大，其值等于：它遠(yuǎn)小于波阻抗常數(shù)，表明磁場(chǎng)強(qiáng)度比電場(chǎng)強(qiáng)度大得多，因此這種場(chǎng)源的近場(chǎng)內(nèi)以磁場(chǎng)為主導(dǎo)，電場(chǎng)分量可以忽略。

（a）高阻抗源（電場(chǎng)源）和波（b）低阻抗源（磁場(chǎng)源）和波

不同場(chǎng)源的近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)特性按照?qǐng)鲈刺匦砸约皥?chǎng)區(qū)的不同，把近區(qū)電場(chǎng)和磁場(chǎng)稱為感應(yīng)場(chǎng)，遠(yuǎn)區(qū)電磁場(chǎng)又稱輻射場(chǎng)。電磁場(chǎng)分成交變電場(chǎng)、交變磁場(chǎng)和交變電磁場(chǎng)三種。由于這三種場(chǎng)的屏蔽原理和方法不同，因此需要分別予以闡述。交變電場(chǎng)屏蔽交變電場(chǎng)屏蔽的原理采用電路理論加以解釋較為直觀。設(shè)干擾源A上有一交變電壓UA，在其附近存在交變電場(chǎng)，電場(chǎng)中有一敏感電路B，ZB是電路B對(duì)地的阻抗。干擾源A對(duì)電路B的電場(chǎng)感應(yīng)作用可以等效為分布電容Ce,的耦合，于是組成了CA

CeZB的回路在電路B上產(chǎn)生的干擾電壓UB計(jì)算如下：

設(shè)金屬屏蔽體對(duì)地阻抗ZS，則屏蔽體上感應(yīng)的電壓為：電路B上的干擾電壓為：屏蔽體必須良好接地，才能真正將干擾源產(chǎn)生的電場(chǎng)傳播隔離阻斷，保護(hù)電路B免受干擾。如果屏蔽體不接地或者接地不良，干擾電壓比不加屏蔽時(shí)更為嚴(yán)重。

交變電場(chǎng)屏蔽的原理是用接地良好的金屬屏蔽體將場(chǎng)源產(chǎn)生的交變電場(chǎng)限制在一定空間內(nèi)，從而阻斷了干擾源到敏感電路之間的電場(chǎng)傳播路徑。應(yīng)該特別指出，電場(chǎng)屏蔽的屏蔽體要在一定空間范圍內(nèi)感應(yīng)電場(chǎng)，因此它必須是個(gè)等位體，也就是要求它的材料必須有良好的導(dǎo)電率，如銅、鋁、銀等，同時(shí)它接地必須良好。交變磁場(chǎng)屏蔽

交變磁場(chǎng)的屏蔽有高頻磁屏蔽和低頻磁屏蔽之分。低頻磁屏蔽的原理和靜磁屏蔽相同，利用高導(dǎo)磁率的材料(如鐵、鎳鐵臺(tái)金、坡莫合金等)構(gòu)成磁力線的低磁阻通路，使大部分磁場(chǎng)“包封”在屏蔽體內(nèi)，起到了磁隔離作用。例如繼電器的封裝殼、電源變壓器的外套盒、濾波器的封裝殼等它們一方面作為結(jié)構(gòu)需要，另一方面也起到磁屏蔽作用，雖然它們內(nèi)部線圈大多都有鐵磁材料做的鐵芯．但是漏磁通仍需要屏蔽。同時(shí)還需要隔離外來磁場(chǎng)的干擾。

例:煉鋼的感應(yīng)爐中有數(shù)萬安培的電流,會(huì)在周圍產(chǎn)生很強(qiáng)的磁場(chǎng),使磁敏器件失靈.如,CRT圖象抖動(dòng),扭曲,失真,滾動(dòng),導(dǎo)致圖象質(zhì)量降低.應(yīng)將顯示器屏蔽起來.若騷擾源是顯示器正下方的30安培電力電纜,則只需在顯示器和電纜之間放置一塊高導(dǎo)磁材料.

低頻磁屏蔽(DC-100kHz)材料選擇:導(dǎo)磁率和磁飽和性能高導(dǎo)磁率鐵鎳合金(含80%鎳):=40000-60000

超低碳鋼(ULCS)(含碳<0.01%)有較高的磁導(dǎo)率和極優(yōu)的磁飽和性能低頻磁場(chǎng)屏蔽產(chǎn)品高頻磁屏蔽是利用屏蔽體產(chǎn)生的渦流的反磁場(chǎng)．抵消干擾磁場(chǎng)，以此原理來實(shí)現(xiàn)屏蔽。因此高頻磁屏蔽采用高導(dǎo)電率的良導(dǎo)電材料，如銅、鋁等。收音機(jī)中常見的中額選頻變壓器(俗稱中周變壓器)的屏蔽原理。

中額選頻變壓器屏蔽原理渦流是高頻磁屏蔽機(jī)理的關(guān)鍵因素，渦流越大，屏蔽效果越好，因此屏蔽體必須用導(dǎo)電良好的材料。由于高頻渦流的趨膚效應(yīng)，它只在屏蔽殼的表面上產(chǎn)生，因此屏蔽材料可以很薄．甚至用金屬銀的鍍層就可取得很好的效果。交變電磁屏蔽

電磁屏蔽是用屏蔽體阻止高頻輻射電磁波在空間傳播的技術(shù)措施。屏蔽體起著切斷或削弱電磁波傳輸?shù)淖饔?。?duì)于遠(yuǎn)場(chǎng)情況的交變電磁場(chǎng)，電場(chǎng)分量和磁場(chǎng)分量同時(shí)存在，交變電磁屏蔽的機(jī)理有三種理論：1)感應(yīng)渦流效應(yīng)。2)電磁場(chǎng)理論。3)傳輸線理論。渦流的屏蔽效應(yīng)

渦流屏蔽原理和前面講到的高頻磁屏蔽機(jī)理是一樣的。當(dāng)交變電磁場(chǎng)通過金屬材料屏蔽體時(shí)，金屬材料會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)而形成渦流，這渦流產(chǎn)生的磁場(chǎng)可以抵消一部分原來的磁場(chǎng)，從而起到屏蔽作用。渦流越大，屏蔽作用越強(qiáng)。因此屏蔽材料導(dǎo)電率越大、屏蔽性能越好。電磁場(chǎng)頻率越高，屏蔽作用越強(qiáng)渦流屏蔽原理示意圖

電磁屏蔽的傳輸線理論

電磁屏蔽原理，把電磁波剛進(jìn)入金屬板時(shí)被反射的電磁波能量稱為反射損耗，透射波在金屬屏蔽體內(nèi)傳播的衰減損耗稱為吸收損耗。電磁波在金屬屏蔽體中傳播的過程可用麥克斯韋方程描述

設(shè)電磁場(chǎng)沿y方向和z方向傳播時(shí)，介質(zhì)均勻且無突變，則有由此得電磁場(chǎng)在x方向不同介質(zhì)中傳播方程為令，并對(duì)x求導(dǎo)：

它和傳輸線方程完全相似，說明電場(chǎng)和磁場(chǎng)在均勻金屬屏蔽體中傳播的過程和傳輸線中電壓電流的行波具有相似的特性和變化規(guī)律。因此可以用傳輸線方程來等效求解屏蔽效能。在傳輸線理論中，把行波看成入射波和反射波兩部分疊加而成。屏蔽體也可以看成透射波和反射波兩部分。因此有

其中，Ei(x)為沿方向任意點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度；

Hi(x)為沿方向任意點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)度；

Et(x)為電場(chǎng)強(qiáng)度的透射波分量，

Er(x)為電場(chǎng)強(qiáng)度的反射波分量；

Ht(x)為磁場(chǎng)強(qiáng)度的透射被分量，

Hr(x)為磁場(chǎng)強(qiáng)度的反射波分量。

屏蔽體對(duì)入射電磁波的衰減在x=0處設(shè)其中，Zm為金屬屏蔽體的波阻抗；

Zw為自由空間的波阻抗，

ρ0稱為處的反射系數(shù)。用任意處的反射系數(shù)ρx來表示假設(shè)入射波在屏蔽體的第一界面x=0處，電場(chǎng)強(qiáng)度Ei(0)=1，則有

因?yàn)榉瓷洳?，所以透射波該透射波在金屬板中按的衰減規(guī)律向x方向傳播

當(dāng)時(shí)，此時(shí)電磁波在金屬板的第二界面(x=t處)再次發(fā)生反射和透射

,由于x=t處反射系數(shù)因此透射波場(chǎng)強(qiáng)為：反射波場(chǎng)強(qiáng)為該反射波以Er2(t)e-kx的衰減規(guī)律向（-x）方向傳播，到達(dá)x=0處再次反射，其反射場(chǎng)強(qiáng)為：Er3（0）向x方向傳播，再次到達(dá)x=t時(shí)，其場(chǎng)強(qiáng)為：此處又發(fā)生反射和透射，其中透射波Et3(t)進(jìn)入屏蔽體外，成為穿過屏蔽體的又一部分電磁波。

該透射波場(chǎng)強(qiáng)為:如此往復(fù)類推可得穿過屏蔽體的電磁波場(chǎng)強(qiáng)為：

3.4屏蔽效能及其評(píng)價(jià)屏蔽體的屏蔽性能以屏蔽效能來度量。從理論上獲取屏蔽效能值，便于在進(jìn)行屏蔽設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)測(cè)屏蔽的性能和所能達(dá)到的指標(biāo)。屏蔽效能計(jì)算是屏蔽分析與設(shè)計(jì)的重要步驟。屏蔽效能是無屏蔽體時(shí)空間某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度E0(或磁場(chǎng)強(qiáng)度H0)與有屏蔽體時(shí)該點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度

E1(或磁場(chǎng)強(qiáng)度H1)的比值，可用下式表示由于屏蔽效能SE的量值范圍很寬，用上述倍數(shù)表達(dá)不夠方便，用它來進(jìn)行屏蔽效能計(jì)算則更為麻煩，因此通常用分貝(dB)來計(jì)量。其演算關(guān)系如下：以往在有線通信中常用奈比(Nep)來計(jì)量

dB與Nep的換算關(guān)系為：1dB=0.115Nep或1Nep＝8.686dB。3.4.1靜電屏蔽效能的計(jì)算電屏蔽效能的定義是屏蔽前后同一點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的比值，但在具體的電屏蔽結(jié)構(gòu)中電場(chǎng)強(qiáng)度是很難計(jì)算和準(zhǔn)確測(cè)量的。線性系統(tǒng)中，感受器上感應(yīng)電壓正比于干擾電場(chǎng)強(qiáng)度。由前面分析可知，場(chǎng)的問題可用電路方法來處理，因此屏蔽效能可用屏蔽前后在感受器上的感應(yīng)電壓的比值來度量，即式中SE—電場(chǎng)屏蔽效能（dB）

UB—屏蔽前感受器上的感應(yīng)電壓

UBS—屏蔽后感受器上的感應(yīng)電壓3.4.2磁屏蔽效能的計(jì)算

磁屏蔽體的屏蔽效能不僅與屏蔽體材料有關(guān)，還與屏蔽體的結(jié)構(gòu)形式和被屏蔽的對(duì)象有關(guān)。1．空心長(zhǎng)圓管屏蔽體的磁屏蔽效能將一個(gè)內(nèi)外半徑分別為r1和r2的長(zhǎng)圓管形磁屏蔽體放入均勻磁場(chǎng)H0中，設(shè)H0與管的軸線相垂直，磁屏蔽材料的相對(duì)磁導(dǎo)率為μr，管內(nèi)外媒質(zhì)都是空氣(磁導(dǎo)率為μ0)。根據(jù)電磁場(chǎng)理論，當(dāng)μr>>1，r1≠r2時(shí)，可推導(dǎo)得管內(nèi)任意點(diǎn)磁屏蔽效能的計(jì)算公式為2．封閉式空心屏蔽體的磁屏蔽效能

對(duì)于內(nèi)部空心的盒式屏蔽體，其磁屏蔽效能可按下式近似計(jì)算式中t—屏蔽體壁厚

r0—與屏蔽體相等容積的等效球半徑由式可見，屏蔽體壁厚愈大，或等效球半徑愈小，則屏蔽效能愈好，其最大的屏蔽效能。

3．矩形長(zhǎng)管中含有磁芯的磁屏蔽效能當(dāng)屏蔽對(duì)象是磁芯線圈或鐵芯變壓器時(shí)，屏蔽體在甚低頻情況下的磁屏蔽效能可用磁路分析法近似估算。含有磁芯線圈的矩形磁屏蔽長(zhǎng)管為了便于分析和推導(dǎo)，作如下假設(shè)：1）因磁場(chǎng)頻率低，屏蔽壁內(nèi)的渦流影響可忽略不計(jì)；2）屏蔽體在垂直紙面方向的尺寸遠(yuǎn)大于在紙面內(nèi)的最大尺寸，即將屏蔽體當(dāng)做與紙面垂直的等截面長(zhǎng)管；3）屏蔽體的介入不影響其外側(cè)的磁場(chǎng)分布；4）被屏蔽的線圈含有高磁導(dǎo)率磁芯，它的磁阻遠(yuǎn)小于屏蔽體內(nèi)腔空隙磁阻。磁屏蔽效能

1）使μs/μ0值大，即選用高磁導(dǎo)率材料，例如鋼μs/μ0=50~1000，鐵鎳合金μs/μ0>5000，而銅、鋁等材料的μs/μ0=1。2）要t/d值大，即增加屏蔽壁厚度。而且內(nèi)腔尺寸愈大，屏蔽壁厚度要相應(yīng)增加，可見大尺寸元件要獲很好的屏蔽效能是困難的。因此在選擇屏蔽對(duì)象時(shí)，需據(jù)具體情況綜合分析，通常首先考慮將體積較小的元件屏蔽。如在錄音機(jī)中，電源變壓器是尺寸較大的低頻磁場(chǎng)干擾源，錄音頭是尺寸較小的感受器，為了減小磁場(chǎng)干擾，應(yīng)用鐵鎳合金將錄音頭屏蔽起來，以獲得好的屏蔽效能，并節(jié)省材料，減輕重量和體積。3）使l2/l1的值大，就是說當(dāng)被屏蔽對(duì)象為高磁導(dǎo)率元件(如磁芯線圈或變壓器)時(shí)，屏蔽壁不應(yīng)緊靠磁芯，必須留有間隙。但間隙過大，會(huì)增大體積，一般取l2/l1為0.1~0.5。4）使d/l1值小。當(dāng)屏蔽體截面為矩形時(shí)，盡可能使長(zhǎng)邊平行于外磁場(chǎng)。該式是勻強(qiáng)磁場(chǎng)中矩形管內(nèi)置有矩形導(dǎo)磁體時(shí)的屏蔽效能近似公式。較消晰地表達(dá)了屏蔽效能與屏蔽體材料和結(jié)構(gòu)的關(guān)系，是磁屏蔽設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。該式結(jié)論對(duì)圓筒形和盒形屏蔽也是適用的。屏蔽體處在交變磁場(chǎng)中的屏蔽效能

當(dāng)屏蔽體處在交變磁場(chǎng)中，且渦流的屏蔽效應(yīng)不能忽略時(shí)，則屏蔽體的實(shí)際磁屏蔽效能應(yīng)按下式計(jì)算式中SEH1—屏蔽體對(duì)恒定磁場(chǎng)的屏蔽效能

SEH2—在電磁屏蔽中近區(qū)主要為磁場(chǎng)時(shí)的屏蔽效能，包括反射損耗和吸收損耗以及多次反射修正系數(shù)。

3.4.3電磁屏蔽效能的計(jì)算實(shí)心型屏蔽體的屏蔽效能實(shí)心型屏蔽，是指把屏蔽體看成是一個(gè)結(jié)構(gòu)上完整的、電氣上連續(xù)均勻的無限金屬板或全封閉殼體的一種屏蔽。

無限大均勻平面對(duì)平面波的屏蔽無限大平面均勻屏蔽體的屏蔽效能可用下式確定式中R—反射損耗

A—吸收損耗

B—多次反射修正因子用分貝（dB）表示，則為

式中t—金屬屏蔽板的厚度

μr—相對(duì)磁導(dǎo)率

σr—相對(duì)電導(dǎo)率(銅的σr=1)吸收損耗與頻率的關(guān)系反射損耗

金屬屏蔽板處于遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)時(shí)

金屬板處于近場(chǎng)區(qū)，且以電場(chǎng)為主：金屬板處于近場(chǎng)區(qū)，且以磁場(chǎng)為主：反射損耗與頻率的關(guān)系多次反射修正因子

多次反射修正因子并不是任何時(shí)候都必須計(jì)入的。當(dāng)頻率較高或金屬較厚時(shí)，吸收損耗較大。入射波能量進(jìn)入屏敝體后，在第一次到達(dá)金屬板右邊的界面之前己被大幅度衰減，多次反射現(xiàn)象不顯著。一般只要，就可不考慮多次反射的影響。例：有一大功率線圈的工作頻率為20KHz，在離該線圈0.5m處置一鋁板以屏蔽線圈對(duì)某敏感設(shè)備的影響，設(shè)鋁板厚度為0.5mm；試計(jì)算鋁板的屏蔽效能。解：先判斷屏蔽體處于哪個(gè)場(chǎng)區(qū)可見，鋁的，，故反射損耗為吸收損耗為：此時(shí)應(yīng)考慮多次反射修正因子，為此先計(jì)算出鋁板的特性阻抗Zm和近場(chǎng)區(qū)以磁場(chǎng)為主的自由空間波阻抗ZWm。故多次反射修正因子為

則該金屬屏蔽板總的屏蔽效能為

單層金屬板屏蔽效能計(jì)算公式匯總表

計(jì)算公式類別

（dB）吸收損耗反射損耗平面波源電場(chǎng)源磁場(chǎng)源多次反射修正因子計(jì)算公式類別屏蔽效能可作為頻率的函數(shù)繪成曲線，圖中的參數(shù)是：干擾源到屏蔽板的距離(在此設(shè)為1m)、場(chǎng)的類型(電場(chǎng)、磁場(chǎng)或平面波)、屏蔽體的性能、屏蔽體厚度。圖表示銅的屏蔽效能與頻率的關(guān)系，它可應(yīng)用于任何良導(dǎo)體系列(例如鋁、黃銅、金)而性能只有幾分貝的差異。從圖中可看到銅屏蔽體對(duì)電場(chǎng)的屏蔽性能處處等于或優(yōu)于對(duì)平面波的屏蔽，而對(duì)平面波的屏蔽性則處處等于或優(yōu)于對(duì)磁場(chǎng)的屏蔽。銅的屏蔽效能與頻率的關(guān)系（源到金屬的距離為1m）源到金屬板距離為1m時(shí)高導(dǎo)磁率材料的屏蔽效能與頻率的關(guān)系。由圖可見，對(duì)于工頻磁場(chǎng)而言，40dB的屏蔽效能可由0.5mm厚金屬獲得。而且，磁場(chǎng)屏蔽效能在極低頻率下變化平坦，一旦降到直流就變成常數(shù)非實(shí)心型屏蔽體的屏蔽效能

在電氣上存在不連續(xù)的屏蔽體，稱為非實(shí)心型屏蔽體。前面的討論是假設(shè)屏蔽材料是均勻的，不存在電氣上的不連續(xù)性，且認(rèn)為金屬平面尺寸很大。因而既不存在泄漏，也不產(chǎn)生邊緣效應(yīng)。實(shí)際上，這種理想屏蔽體是不存在的。就以電子設(shè)備的機(jī)箱為例，由于電氣連接電纜進(jìn)出、通風(fēng)散熱、測(cè)試與觀察以及電表安裝等的需要，總是需要在機(jī)箱打孔。另外，構(gòu)成箱體時(shí)總是存在金屬面向的接縫(如兩金屬板用鉚接或螺釘緊固時(shí)殘留縫隙)和兩金屬極間置入金屬襯墊后形成的開口和縫隙。這樣，電磁能量就會(huì)通過孔洞、縫隙泄漏，導(dǎo)致屏蔽效能的降低。

綜合屏蔽效能(0.5mm鋁板)150250平面波00.1k1k10k100k1M10M高頻時(shí)電磁波種類的影響很小電場(chǎng)波r=0.5m磁場(chǎng)波r=0.5m屏蔽效能（dB）頻率通常應(yīng)用非均勻屏蔽理論來分析，該理論把影響總屏蔽效能的各種因素（例如孔、縫、形狀等）考慮為與屏蔽傳輸平行的傳輸通道，稱為等效屏蔽效能因子，表示為SEp的形式（為序號(hào)）。譬如，SE2為孔洞因素（用來估計(jì)各種電氣不連續(xù)孔洞對(duì)屏效的影響）、SE3為結(jié)構(gòu)形狀因素（用來估計(jì)高頻時(shí)結(jié)構(gòu)形狀對(duì)屏效的影響）、SE4為結(jié)構(gòu)尺寸因素（用來估計(jì)高頻時(shí)是否發(fā)生諧振）、SE5為固定接縫因素（用來說明焊接、鉚接和螺釘連接等固定接縫對(duì)屏蔽的影響）、SE6為活動(dòng)接縫因素（用來說明接觸簧片、各種電磁兼容性襯墊等活動(dòng)接縫對(duì)屏效的影響）、SE7為混合屏蔽因素（用來說明屏蔽體不同部位采用了不同材料，或采用了不同屏蔽結(jié)構(gòu)對(duì)屏蔽效能的影響）、SE8為天線效應(yīng)因素（用來估計(jì)屏蔽體上的凸出物在高頻時(shí)具有天線效應(yīng)，對(duì)屏蔽效能的影響）、SE9為濾波器因素（用來估計(jì)濾波器性能不佳或安裝不當(dāng)對(duì)屏蔽效能的影響，……。

實(shí)際屏蔽體的問題通風(fēng)口顯示窗鍵盤指示燈電纜插座調(diào)節(jié)旋鈕實(shí)際機(jī)箱上有許多泄漏源：不同部分結(jié)合處的縫隙通風(fēng)口、顯示窗、按鍵、指示燈、電纜線、電源線等電源線縫隙縫隙引起的泄漏很復(fù)雜。它不僅與縫隙的寬度、板的厚度有關(guān)，而且與其直線尺寸、縫隙的數(shù)目以及波長(zhǎng)等有密切關(guān)系。頻率越高，縫隙的泄漏越嚴(yán)重。在相同縫隙面積的情況下，縫隙的泄漏比孔洞的泄漏嚴(yán)重。特別是當(dāng)縫隙的直線尺寸接近波長(zhǎng)時(shí)，由于縫隙的天線效應(yīng)，屏蔽殼體本身可能成為一個(gè)有效的電磁波輻射器，從而嚴(yán)重地破壞屏蔽體的屏蔽效果。所以，在設(shè)計(jì)屏蔽體結(jié)構(gòu)時(shí)，盡力減少屏蔽縫隙是至關(guān)重要的。由于安裝按鈕、開關(guān)、電位器等元件的需要，常常必須在屏蔽板上開有圓形、正方形或矩形的孔洞，這時(shí)電磁波會(huì)通過這些孔洞產(chǎn)生泄漏。

以上諸因素中，接縫因素和孔洞因素對(duì)屏蔽效能的影響最大。

孔縫尺寸接近半波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)，電磁泄漏最大，高頻時(shí)應(yīng)做好孔縫屏蔽，要求縫長(zhǎng)或孔徑小于/(10~100）。永久性接縫采用焊接工藝。非永久性配合面形成的接縫采用導(dǎo)電襯墊：卷曲螺旋彈簧卷曲螺旋屏蔽條高性能型屏蔽條硅橡膠芯屏蔽襯墊多重密封條指形簧片襯墊金屬編織網(wǎng)襯墊導(dǎo)電橡膠襯墊通風(fēng)蜂窩式通風(fēng)板（截止波導(dǎo)濾波器）

低頻起主要作用高頻起主要作用縫隙的泄漏縫隙的處理電磁密封襯墊縫隙對(duì)導(dǎo)電襯墊的基本要求是：1）應(yīng)有足夠的彈性和厚度，以補(bǔ)償由于接縫在螺栓壓緊時(shí)所出現(xiàn)的不均勻性；2）所用材料應(yīng)耐腐蝕，并與屏蔽機(jī)箱材料的電化序相容，即應(yīng)選擇電位接近的材料作接觸面，以防止電化學(xué)腐蝕和“銹螺釘效應(yīng)”。3）轉(zhuǎn)移阻抗盡可能低，在襯墊的一側(cè)有電流I，另一側(cè)有電壓V，則轉(zhuǎn)移阻抗轉(zhuǎn)移阻抗越低，屏蔽效能越高，電磁泄漏越小。4）壓縮變形或壽命符合要求。轉(zhuǎn)移阻抗的定義

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(dǎo)電橡膠(不同導(dǎo)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(dǎo)電布螺旋管電磁密封襯墊Cool-ShieldCool-Shield為滿足屏蔽機(jī)箱的通風(fēng)散熱要求，有時(shí)需要開設(shè)通風(fēng)孔洞，如果處理不好，往往是屏蔽效能下降的一個(gè)重要原因。它取決于輻射源的特性和頻率、離輻射源的距離、孔洞面積和孔洞形狀等。用穿孔金屬板作通風(fēng)孔或覆蓋金屬絲網(wǎng)在甚高頻時(shí)屏蔽效能都要下降。推薦使用截止波導(dǎo)式蜂窩板，它具有以下優(yōu)點(diǎn)：工作頻帶寬，直到微波頻段仍有較高的屏蔽效能；對(duì)空氣的阻力小，風(fēng)壓損失少；機(jī)械強(qiáng)度高，工作可靠穩(wěn)定。蜂窩板有普通型和高性能兩種。普通型在1GHz時(shí)提供60dB以上屏蔽效能，高性能型能滿足軍標(biāo)要求及TEMPEST、NEMP等的要求，并能滿足濕熱、鹽霧、高低溫、沖擊振動(dòng)等環(huán)境要求，屏蔽效能在1GHz時(shí)可達(dá)到120dB。通風(fēng)板的板芯與框架之間，以及框架與機(jī)箱之間均使用螺旋管襯墊，保證了低阻抗連接。顯示器、監(jiān)視器等必須使用屏蔽窗以防止電磁穿透。屏蔽窗可由層壓在兩層聚丙烯或玻璃之間的細(xì)金屬