第六章 抗干擾技術(shù)

第六章抗干擾技術(shù)

6－1屏蔽技術(shù)

6－2濾波技術(shù)

6－3接地技術(shù)

6－4其它抗干擾技術(shù)簡(jiǎn)介

6－5頻譜管理

干擾信號(hào)侵入設(shè)備的途徑：

①、由天線侵入，

②、由等效天線侵入(電源線、輸入、輸出信號(hào)線)，

③、由機(jī)殼上的孔洞或縫隙侵入，圖6－1

機(jī)箱一般是鐵板或鋁板，若無(wú)孔洞、縫隙（全焊接）

屏蔽效果可達(dá)100dB以上（對(duì)高頻電場(chǎng)），由于縫隙、

通風(fēng)口、表頭、調(diào)節(jié)軸……屏蔽效果一般在60dB以下

（計(jì)算機(jī)機(jī)箱，實(shí)測(cè)20dB左右）。

④、由電源線侵入傳導(dǎo)干擾

使用同一電源的其他設(shè)備產(chǎn)生的干擾信號(hào)，可沿電源

線侵入。

6－１屏蔽技術(shù)

屏蔽的概念和分類

1、屏蔽的概念：屏蔽是防止輻射干擾的主要手段，所謂屏

蔽就是采用一定的技術(shù)手段，把電磁場(chǎng)限

制在一定的空間范圍之內(nèi)。

①、主動(dòng)屏蔽：把干擾源置于屏蔽體之內(nèi)，防止電磁能量

和干擾信號(hào)泄漏到外部空間。

②、被動(dòng)屏蔽：把敏感設(shè)備置于屏蔽體內(nèi)，使其不受外部

干擾的影響。

2、屏蔽的分類（按場(chǎng)的類型可分為）

①、靜電屏蔽

②、磁場(chǎng)屏蔽

③、電磁屏蔽

6－1－1靜電屏蔽

１、屏蔽靜電場(chǎng)或變化緩慢的交變電場(chǎng)（例如工頻電場(chǎng)，

高壓帶電作業(yè)的均壓服）

２、屏蔽體：良導(dǎo)體殼（金屬板、網(wǎng)）

３、主動(dòng)屏蔽：屏蔽干擾源，導(dǎo)體殼接地。

原理：如圖6－1－1所示，

⑴、對(duì)于靜電場(chǎng)：導(dǎo)體殼接地B電

位為0，外表面沒(méi)有電荷分布，

屏蔽是完全的。。

⑵、A所帶的電荷變化時(shí)（變化緩

慢的交變電場(chǎng)），接地線中出

現(xiàn)電流，這時(shí)：

①B外表面出現(xiàn)電荷分布，

②接地電阻不可能完全為0，B的

電位也不為零，

∴B外仍有殘留的電場(chǎng)，屏蔽是不完全的。

４、被動(dòng)屏蔽：屏蔽敏感設(shè)備，

原理上導(dǎo)體殼可以不接地，

實(shí)際上一般也接地，圖6－

－1－2。

原理：……導(dǎo)體殼內(nèi)是等位

體，場(chǎng)強(qiáng)為0，……，

不接地，導(dǎo)體上的縫隙，孔

洞都可能引起電力

線的泄漏，降低屏

蔽效果。

接地，導(dǎo)體殼內(nèi)、外靜電位都為０，可防止電力線的

泄漏，提高屏蔽效果。

５、屏蔽效果

干擾源A和被干擾設(shè)備B之間加

入屏蔽體S，如圖6－1－3。UA

、

C1

、C2

……,C3很小,可以忽略，

屏蔽體上的感應(yīng)電壓：

設(shè)備上的干擾電壓：

可以看出，要使UB減小，必須使C1、

C2、ZS減小，只有使ZS＝0，才能使US＝0，UB＝0，即屏蔽體必須良好接地，才能提高屏蔽效果。

6－1－2磁場(chǎng)屏蔽

１、屏蔽恒定磁場(chǎng)或變

化緩慢的交變磁場(chǎng)。

２、屏蔽體：高磁導(dǎo)率

材料［例如：鋼、

鐵板（網(wǎng)）、坡莫

合金（含鎳45～80

％，少量鉬、銅、

鉻、釩、錳……）、

３、屏蔽原理：圖6－1－4，屏蔽殼壁與空氣并聯(lián)…，磁阻，

空氣μr＝1，屏蔽殼μr＞103，

∴Rm殼＜＜Rm空氣，B線集中在屏蔽殼的壁內(nèi)（聚磁作

用），殼內(nèi)B≈0――磁場(chǎng)屏蔽。

４、屏蔽效果

①、定義：

②、磁場(chǎng)的屏蔽效果

t：屏蔽體的厚度

R：與屏蔽體體積相等的球體的半徑，

設(shè)屏蔽體的體積為V，則：

屏蔽效果常用分貝表示：

磁屏蔽不可能把磁力線完全集中在屏蔽體內(nèi)(圖6－1－4)，總有一些泄漏，采用雙層屏蔽，可以提高屏蔽效果。

6－1－3電磁屏蔽

一、用于屏蔽高頻電磁場(chǎng)

二、屏蔽體：導(dǎo)體殼(金屬板、網(wǎng)、膜)

三、原理：以單層金屬板為例，圖6－1－5

㈠、電磁波入射在導(dǎo)體板上。

1、在導(dǎo)體板表面發(fā)生反射（S2）和透射，

2、透射波在導(dǎo)體板中產(chǎn)生感應(yīng)電流，引起電磁能量的損耗

（S1），

3、透射波在導(dǎo)體板內(nèi)發(fā)生多重反射（S3），

所以，總的損耗（屏蔽效果）包括反射損耗S2、吸收損

耗S1和多重反射損耗S3

S＝S1

＋S2

＋S3dB（6－1－7）電磁場(chǎng)屏蔽的機(jī)理電磁屏蔽體對(duì)電磁的衰減主要是基于電磁波的反射和電磁波的吸收兩種方式。H1/E1H0/E0電磁場(chǎng)屏蔽的機(jī)理電磁場(chǎng)屏蔽的機(jī)理（續(xù)〕與前面已講述的電場(chǎng)屏蔽及磁場(chǎng)屏蔽的機(jī)理不同，電磁屏蔽對(duì)于電磁波的衰減有三種不同的機(jī)理：當(dāng)電磁波在到達(dá)屏蔽體表面時(shí)，由于空氣與金屬的交界面上阻抗的不連續(xù)，對(duì)入射波產(chǎn)生的反射。這種反射不要求屏蔽材料必須有一定厚度，只要求交界面上的不連續(xù)；未被表面反射掉而進(jìn)入屏蔽體的能量，在體內(nèi)向前傳播的過(guò)程中，被屏蔽材料所衰減。這種物理過(guò)程被稱為吸收；在屏蔽體內(nèi)尚未衰減掉的剩余能量，傳到材料的另一表面時(shí)，在遇到金屬與空氣不連續(xù)的交界面時(shí)，會(huì)形成再次反射，并重新返回屏蔽體內(nèi)。這種反射在兩個(gè)金屬的交界面上可能有多次的反射。屏蔽效能的計(jì)算上式（6－1－7）中的各項(xiàng)可以視為相對(duì)于銅材料的導(dǎo)電系數(shù)σ和導(dǎo)磁率μ，頻率f（Hz）以及所存在的各種物理參數(shù)的函數(shù)。㈡、計(jì)算屏蔽效果：

設(shè)入射波為

四、一些實(shí)用的屏蔽技術(shù)

１、金屬網(wǎng)屏蔽

①、金屬網(wǎng)的屏蔽效果，主要是利用反射損耗，吸收損耗

比較小。

②、屏蔽效果：不同的資料上介紹了好幾種計(jì)算方法，下

面介紹一種計(jì)算比較簡(jiǎn)單的：當(dāng)金屬網(wǎng)的網(wǎng)眼的最大

尺寸b＜λ／2時(shí)，

理論上：若網(wǎng)孔間間距60根／λ以上，孔隙率50％以

下，金屬網(wǎng)與金屬板的反射損耗近似相等。

實(shí)際上：由于網(wǎng)線之間接觸電阻的影響，實(shí)際的屏蔽

效果要低得多，舊金屬網(wǎng)，表面生銹，接觸

電阻很大，屏蔽效果下降很多。

可采用拉制的金屬網(wǎng)或雙層金屬網(wǎng)提高屏蔽效果。

2、薄膜屏蔽

①、定義：若在某一屏蔽層內(nèi)傳播的電磁波的波長(zhǎng)為λ，屏

蔽層的厚度為d，若d＜λ／4，稱為薄膜屏蔽。

一般是在一種襯底材料上噴涂一層金屬薄膜。

例：f＝100MHz時(shí)，銅膜內(nèi)λ＝0.0066mm，

d＜λ／4＝1.65×10－3mm。

一些微電子器件外面利用真空沉積法形成一層金屬薄

膜，起屏蔽作用。

②、屏蔽效果：由于屏蔽層很薄，吸收損耗S1可以忽略，

屏蔽效果主要取決于反射損耗S2。銅薄膜屏蔽效果的

計(jì)算結(jié)果如表6－1所示，幾點(diǎn)說(shuō)明

a、表中給出的是計(jì)算的理論值，實(shí)際的屏蔽效果要低一

些，是由于薄膜的厚度不均勻，屏蔽體（如機(jī)箱）上