电磁干扰抑制的屏蔽技术

1、电磁屏蔽技术电磁屏蔽技术电磁干扰抑制的屏蔽技术电磁干扰抑制的屏蔽技术 概述概述 电屏蔽电屏蔽 磁屏蔽磁屏蔽 电磁屏蔽电磁屏蔽 孔缝对屏蔽效能的影响孔缝对屏蔽效能的影响 屏蔽设计要点屏蔽设计要点 电磁密封处理电磁密封处理电磁屏蔽技术电磁屏蔽技术 限制内部能量泄漏出内部区域限制内部能量泄漏出内部区域 （主动屏蔽）（主动屏蔽） 概述概述1. 屏蔽的含义屏蔽的含义：3. 原理原理：电子设备电子设备用导电或导磁材料制成的屏蔽体将用导电或导磁材料制成的屏蔽体将电磁干扰能量限制在一定范围内。电磁干扰能量限制在一定范围内。2. 目的目的：防止外来的干扰能量进入某一区域（被动屏蔽）防止外来的干扰能量进入某一区域

2、（被动屏蔽） 二次场理论（一次场作用下，产生极化、磁化形成二次场二次场理论（一次场作用下，产生极化、磁化形成二次场); 反射衰减理论反射衰减理论电磁屏蔽技术电磁屏蔽技术4. 屏蔽的分类（按工作原理）屏蔽的分类（按工作原理） 电场屏蔽电场屏蔽：静电屏蔽、低频交变电场屏蔽（利用良好接地：静电屏蔽、低频交变电场屏蔽（利用良好接地 的金属导体制作）的金属导体制作） 磁场屏蔽磁场屏蔽：静磁屏蔽、低频交变磁场屏蔽（利用高导磁率：静磁屏蔽、低频交变磁场屏蔽（利用高导磁率 材料构成低磁阻通路）材料构成低磁阻通路） 电磁屏蔽电磁屏蔽：用于高频电磁场的屏蔽（利用反射和衰减来隔：用于高频电磁场的屏蔽（利用反射和衰减

3、来隔 离电磁场的耦合）离电磁场的耦合）电磁屏蔽技术电磁屏蔽技术01ESEE01HSEH01(dB)20 logESEE01(dB)20 logHSEH5. 屏蔽效能屏蔽效能( SE )屏蔽效能屏蔽效能：屏蔽体的性质的定量评价。：屏蔽体的性质的定量评价。定义定义：或或或或电屏蔽效能电屏蔽效能磁屏蔽效能磁屏蔽效能E0、H0 未加屏蔽时空间中某点的电（磁）场；未加屏蔽时空间中某点的电（磁）场；E1、H1 加屏蔽后空间中该点的电（磁）场；加屏蔽后空间中该点的电（磁）场；电磁屏蔽技术电磁屏蔽技术无屏蔽场强无屏蔽场强有屏蔽场强有屏蔽场强屏蔽效能屏蔽效能 SE（dB）10120100140100016010

4、000180100000110010000001120衰减量与屏蔽效能的关系衰减量与屏蔽效能的关系电磁屏蔽技术电磁屏蔽技术机箱类型机箱类型屏蔽效能屏蔽效能 SE（dB）民用产品民用产品40以下以下军用设备军用设备60TEMPEST设备设备80屏蔽室、屏蔽舱屏蔽室、屏蔽舱100以上以上屏蔽效能的要求屏蔽效能的要求电磁屏蔽技术电磁屏蔽技术 分类分类：静电屏蔽、低频交变电场屏蔽：静电屏蔽、低频交变电场屏蔽 电场屏蔽电场屏蔽 1. 静电屏蔽静电屏蔽 电场屏蔽的作用电场屏蔽的作用：防止两个设备（元件、部件）间的电容性：防止两个设备（元件、部件）间的电容性 耦合干扰耦合干扰原理原理：静电平衡：静电平衡要求

5、要求：完整的屏蔽导体和良好接地：完整的屏蔽导体和良好接地电磁屏蔽技术电磁屏蔽技术2. 低频交变电场屏蔽低频交变电场屏蔽目的：目的：抑制低频电容性耦合干扰抑制低频电容性耦合干扰00001/SRSSNSRRRSRCUUUCCCC（1）未加屏蔽）未加屏蔽21221/PPNRRC UUUCCCC（2） 加屏蔽（加屏蔽（忽略忽略CSR1的影响的影响）11322/()SpRRCUUCCC CCC未加屏蔽的耦合未加屏蔽的耦合SRCSR0CRUS UN0 加屏蔽的耦合加屏蔽的耦合SRCSR1CRUS UN1 C1C2C3Up 分析方法：分析方法：应用电路理论分析应用电路理论分析电磁屏蔽技术电磁屏蔽技术讨论讨论

6、:（1）屏蔽体不接地，若）屏蔽体不接地，若3C （2）屏蔽体接地）屏蔽体接地31CC、221/()RRC CCCCpSUU212211/SNSRRC UUUCCCC10NU21221/PPNRRC UUUCCCC11322/()SpRRCUUCCC CCC屏蔽体接地屏蔽体接地SRCSR1CRUS UN1 C1C2电磁屏蔽技术电磁屏蔽技术111212SRSSRSNRSRRCUCUUCCCCC（3）屏蔽体接地时，）屏蔽体接地时，CSR1的影响的影响屏蔽效能屏蔽效能:01(dB)20lgNNUSEUCSRCRUS UNP C2等效电路等效电路电磁屏蔽技术电磁屏蔽技术屏蔽体的材料以良导体为好，对厚度无

7、什么要求屏蔽体的材料以良导体为好，对厚度无什么要求屏蔽体的形状对屏蔽效能有明显的影响屏蔽体的形状对屏蔽效能有明显的影响电场屏蔽的设计要点电场屏蔽的设计要点屏蔽体要靠近受保护的设备屏蔽体要靠近受保护的设备屏蔽体要有良好的接地屏蔽体要有良好的接地电磁屏蔽技术电磁屏蔽技术 磁场屏蔽磁场屏蔽1原理原理 高频磁场屏蔽高频磁场屏蔽高频磁场高频磁场金属板金属板涡流涡流反磁场反磁场 低频磁场屏蔽（低频磁场屏蔽（f 100kHz） 利用高导磁率的铁磁材料（如利用高导磁率的铁磁材料（如铁、硅钢片、坡莫合金），对干扰铁、硅钢片、坡莫合金），对干扰磁场进行分路。磁场进行分路。 利用低电阻的良导体中利用低电阻的良导体中

8、形成的涡电流产生反向磁通形成的涡电流产生反向磁通抑制入射磁场。抑制入射磁场。电磁屏蔽技术电磁屏蔽技术mmUlRS2屏蔽效能计算屏蔽效能计算 解析方法：圆柱腔、球壳的屏蔽效能计算解析方法：圆柱腔、球壳的屏蔽效能计算 近似方法：应用磁路的方法。近似方法：应用磁路的方法。 如：长为如：长为l 、横截面为横截面为 S 的一段屏蔽材料，则其磁阻为的一段屏蔽材料，则其磁阻为磁阻：磁阻：mUH磁压降：磁压降：mUHlBSHS磁通：磁通：电磁屏蔽技术电磁屏蔽技术mU的方程的方程22mmm2211()0UUUrrrrr外磁场外磁场 的磁标位的磁标位0Hm00cosUH r r am11cosUArarb2m22

9、()cosBUA rrrb3m30()cosBUH rr (1) 圆柱形腔的磁屏蔽效能圆柱形腔的磁屏蔽效能mU方法方法：磁标位磁标位内半径为内半径为a 、外半径为、外半径为b，磁导率为，磁导率为 ，外加均匀磁场，外加均匀磁场0H0Hab电磁屏蔽技术电磁屏蔽技术（2）用磁路方法计算屏蔽效能用磁路方法计算屏蔽效能矩形截面屏蔽体：矩形截面屏蔽体： 、厚度、厚度 ，a bt(2 )at2SSSHt流经屏蔽体的磁通：流经屏蔽体的磁通：流经空腔的磁通：流经空腔的磁通：101(2 )H at总磁通：总磁通： ，则，则000H a01s00012(2 )SSH aH tH at外磁场外磁场 ；屏蔽体内；屏蔽体

10、内 ；腔内；腔内 SH0H1Htba0H电磁屏蔽技术电磁屏蔽技术磁通为磁通为磁路计算磁路计算：(,)ta tb对于磁路对于磁路CS：1/ 44mSSSaaRtt从从P1到到Q1: 磁阻为磁阻为 /2SSStH磁压降磁压降1124mSSSmSRH aU22mSSSbtbRtt从从Q1 到到 Q2:/ 2SSStH222mSSmSSRUH b故故212()2mSmSmSSaUUUHb对于磁路对于磁路C1：1002(2 )mbtbRata1111mmURH b2SSStH101aHtba0H1P1Q2P2QCSC1电磁屏蔽技术电磁屏蔽技术由于由于 1mSmUU于是有：于是有： 000101222rb

11、tH aHH aba 420lg1(2)rbtSEaba故故1(2)2Sba HbH122SbHHba0141(2)rHbtHabau若若ab2420lg1rbtSEau若若ab220lg1rtSEa01s讨论：讨论：电磁屏蔽技术电磁屏蔽技术屏蔽体应选用高导磁率的材料，但应防止磁饱和屏蔽体应选用高导磁率的材料，但应防止磁饱和被屏蔽物体不要紧贴在屏蔽体上被屏蔽物体不要紧贴在屏蔽体上磁场屏蔽的设计要点磁场屏蔽的设计要点注意屏蔽体的结构设计，缝隙或长条通风孔循着磁场注意屏蔽体的结构设计，缝隙或长条通风孔循着磁场方向分布方向分布对于强磁场的屏蔽可采用多层屏蔽，对于强磁场的屏蔽可采用多层屏蔽，防止发生磁

12、饱和防止发生磁饱和尽量缩短磁路长度，增加屏蔽体的截面积（厚度）尽量缩短磁路长度，增加屏蔽体的截面积（厚度）对于对于多层屏蔽，应注意磁路上的彼此绝缘多层屏蔽，应注意磁路上的彼此绝缘电磁屏蔽技术电磁屏蔽技术 电磁屏蔽电磁屏蔽1. 原理与分析方法原理与分析方法原理原理：表面反射（表面反射（R 反射损耗）反射损耗） 屏蔽材料吸收衰减（屏蔽材料吸收衰减（A 吸收损耗）吸收损耗） 多次反射（多次反射（B 多次反射修正）多次反射修正）分析方法：分析方法： 电磁感应原理电磁感应原理.计算屏蔽体上的涡流的屏蔽效应来计算屏计算屏蔽体上的涡流的屏蔽效应来计算屏 蔽效能蔽效能 平面波的反射与折射来计算反射与衰减平面波

13、的反射与折射来计算反射与衰减 等效传输线理论计算反射与衰减等效传输线理论计算反射与衰减t电磁屏蔽技术电磁屏蔽技术屏蔽效能的频率特性屏蔽效能的频率特性磁场波磁场波平面波平面波电场波电场波f屏蔽效能屏蔽效能高频时电磁高频时电磁波的种类影波的种类影响很小响很小电磁屏蔽技术电磁屏蔽技术 孔缝对屏蔽效能的影响孔缝对屏蔽效能的影响 信号线的出入口，电流线的出入口，通风散热孔，接缝处信号线的出入口，电流线的出入口，通风散热孔，接缝处的缝隙等。的缝隙等。电磁屏蔽技术电磁屏蔽技术在将截止波导应用到屏蔽体上时，要注意以下几个问题：在将截止波导应用到屏蔽体上时，要注意以下几个问题： 波导管必须是截止的。波导管必须是

14、截止的。波导管对于频率在截止频率以波导管对于频率在截止频率以 上的上的电磁波没有任何衰减作用，至少要使波导的截止频率是所屏蔽电磁波没有任何衰减作用，至少要使波导的截止频率是所屏蔽频率的频率的 5 倍。倍。 不能有金属材料穿过截止波导管。不能有金属材料穿过截止波导管。当有金属材料穿过截止波当有金属材料穿过截止波导管时，会导致严重的电磁泄漏。需要注意的是有些光缆的内部导管时，会导致严重的电磁泄漏。需要注意的是有些光缆的内部加有金属加强筋，这时将光缆穿过截止波导时也会引起泄漏。加有金属加强筋，这时将光缆穿过截止波导时也会引起泄漏。 波导管的安装。波导管的安装。最可靠的方法是焊接，在屏蔽体上开一个尺最

15、可靠的方法是焊接，在屏蔽体上开一个尺寸与波导管截面相同的孔，然后将波导管的四周与屏蔽体连续寸与波导管截面相同的孔，然后将波导管的四周与屏蔽体连续焊接起来。如果波导管本身带法兰盘，利用法兰盘来将波导管焊接起来。如果波导管本身带法兰盘，利用法兰盘来将波导管固定在屏蔽体上，需要在法兰盘与屏蔽体基体之间安装电磁密固定在屏蔽体上，需要在法兰盘与屏蔽体基体之间安装电磁密封衬垫。封衬垫。电磁屏蔽技术电磁屏蔽技术 蜂窝形通风板蜂窝形通风板 在屏蔽设计中使用最多的截止波导要数蜂窝板了。蜂窝板的原在屏蔽设计中使用最多的截止波导要数蜂窝板了。蜂窝板的原理是将大量的截止波导焊接在一起，构成截止波导阵列，这样理是将大量

16、的截止波导焊接在一起，构成截止波导阵列，这样可以形成很大的开口面积，同时能够防止电磁波泄漏。可以形成很大的开口面积，同时能够防止电磁波泄漏。 27.320lgdBlSENW电磁屏蔽技术电磁屏蔽技术( ( 4 ) ) 金属孔板的屏蔽效能金属孔板的屏蔽效能电磁屏蔽技术电磁屏蔽技术1. 使用电磁密封衬垫的主要优点使用电磁密封衬垫的主要优点3.6 电磁密封处理电磁密封处理u减少结合处的紧固螺钉，增加设备美观性和可维护性减少结合处的紧固螺钉，增加设备美观性和可维护性u降低对机械加工的要求，允许接触面有较低的平整度降低对机械加工的要求，允许接触面有较低的平整度u在缝隙处不会产生高频泄漏在缝隙处不会产生高频

17、泄漏电磁屏蔽技术电磁屏蔽技术2. 使用电磁密封衬垫的场合使用电磁密封衬垫的场合u机箱结合面的缝隙长度超过机箱结合面的缝隙长度超过/20u要求机箱的屏蔽效能大于要求机箱的屏蔽效能大于40dBu设备的发射或敏感频率超过设备的发射或敏感频率超过100MHzu无法采用机械加工来得到更好的导电连续性无法采用机械加工来得到更好的导电连续性u结合面采用了不同材料，而且设备要在恶劣环境下工作结合面采用了不同材料，而且设备要在恶劣环境下工作u需要对环境采取密封措施需要对环境采取密封措施电磁屏蔽技术电磁屏蔽技术3. 使用电磁密封衬垫的关键使用电磁密封衬垫的关键u保持接触面清洁，且没有非导电保护层保持接触面清洁，且

18、没有非导电保护层u选用导电性能好的衬垫材料选用导电性能好的衬垫材料u对衬垫施加足够的压力对衬垫施加足够的压力u衬垫有足够的厚度衬垫有足够的厚度u注意衬垫与屏蔽体接触表面间的电化学腐蚀注意衬垫与屏蔽体接触表面间的电化学腐蚀u当需要活动接触时，应使用指形簧片当需要活动接触时，应使用指形簧片电磁屏蔽技术电磁屏蔽技术4. 电磁密封衬垫的主要性能指标电磁密封衬垫的主要性能指标u回弹力回弹力u导电性导电性u最小形变量最小形变量u衬垫厚度衬垫厚度u电化学相容性电化学相容性u压缩形变压缩形变电磁屏蔽技术电磁屏蔽技术5. 常用电磁密封衬垫常用电磁密封衬垫u金属丝网衬垫金属丝网衬垫 用铍铜丝、蒙乃尔丝或不锈钢丝编

19、织成管状长用铍铜丝、蒙乃尔丝或不锈钢丝编织成管状长条，外形很像屏蔽电缆的屏蔽层。为了增强条，外形很像屏蔽电缆的屏蔽层。为了增强金属网的弹性，有时在网管内加入橡胶芯。金属网的弹性，有时在网管内加入橡胶芯。 电磁屏蔽技术电磁屏蔽技术 在硅橡胶内填充占总重量在硅橡胶内填充占总重量70 80比例的金属颗比例的金属颗粒，如银粉、铜粉、铝粉、镀银铜粉、镀银铝粉、镀粒，如银粉、铜粉、铝粉、镀银铜粉、镀银铝粉、镀银玻璃球等。这种材料保留一部分硅橡胶良好弹性的银玻璃球等。这种材料保留一部分硅橡胶良好弹性的特性，同时具有较好的导电性。特性，同时具有较好的导电性。 u导电橡胶导电橡胶电磁屏蔽技术电磁屏蔽技术u导电布

20、衬垫导电布衬垫电磁屏蔽技术电磁屏蔽技术u指形簧片指形簧片铍铜制成的簧片，具有很铍铜制成的簧片，具有很好的弹性和导电性。好的弹性和导电性。电磁屏蔽技术电磁屏蔽技术衬垫种类衬垫种类优点优点缺点缺点适用场合适用场合导电橡胶导电橡胶具有环境密封和电磁密封具有环境密封和电磁密封作用，高频屏蔽效能高作用，高频屏蔽效能高需要的压力大、价需要的压力大、价格高格高需要环境密封和较高屏需要环境密封和较高屏蔽效能的场合蔽效能的场合金属丝网条金属丝网条成本低、不易损坏成本低、不易损坏高频屏蔽效能低、高频屏蔽效能低、没有环境密封作用没有环境密封作用干扰频率在干扰频率在1GHz以下以下的场合的场合指形簧片指形簧片屏蔽效能高、允许滑动接屏蔽效能高、允许滑动接触、形变范围大触、形变范围大价格高、没有环境价格高、没有环境密封作用密封作用有滑动接触的场合、较有滑动接触的场合、较高屏蔽效能的场合高屏蔽效能的场合螺旋管螺旋管屏蔽效能高、价格低、复屏蔽效能高、价格低、复合型能提供环境密封和电合型能提供环境密封和电磁密封磁密封过量压缩时容易损过量压缩时容易损坏坏需要环境密封和较高屏需要环境密封和较高屏蔽效能的场合、有良好蔽效能的场合、有良好压缩限位的场合压缩限位的场合多重导电橡胶多重导电橡胶弹