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)簡介

6－5頻譜管理

干擾信號侵入設(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，若無孔洞、縫隙（全焊接）

屏蔽效果可達(dá)100dB以上（對高頻電場），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，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（按場的類型可分為）

①、靜電屏蔽

②、磁場屏蔽

③、電磁屏蔽

6－1－1靜電屏蔽

１、屏蔽靜電場或變化緩慢的交變電場（例如工頻電場，

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、對于靜電場：導(dǎo)體殼接地B電

位為0，外表面沒有電荷分布，

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），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，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磁場屏蔽

１、屏蔽恒定磁場或變

化緩慢的交變磁場。

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――磁場屏蔽。

４、屏蔽效果

①、定義：

②、磁場的屏蔽效果

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

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）電磁場屏蔽的機(jī)理電磁屏蔽體對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電磁場屏蔽的機(jī)理電磁場屏蔽的機(jī)理（續(xù)〕與前面已講述的電場屏蔽及磁場屏蔽的機(jī)理不同，電磁屏蔽對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)向前傳播的過程中，被屏蔽材料所衰減。這種物理過程被稱為吸收；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