电磁兼容之屏蔽

1、杨继深 2002年4月第三章 电磁屏蔽技术 屏蔽材料的选择 实际屏蔽体的设计杨继深 2002年4月电磁屏蔽屏蔽前的场强E1屏蔽后的场强E2对电磁波产生衰减的作用就是电磁屏蔽,电磁屏蔽作用的大小用屏蔽效能度量: SE = 20 lg ( E1/ E2 ) dB 杨继深 2002年4月实心材料屏蔽效能的计算入射波场强距离吸收损耗AR1R2SE R1 R2 AB R ABB杨继深 2002年4月波阻抗的概念波阻抗电场为主电场为主 E 1/ r3 H 1 / r2磁场为主磁场为主 H 1/ r3 E 1/ r2平面波平面波 E 1/ r H 1/ r377/ 2到观测点距离 rE/H杨继深 2002年

2、4月吸收损耗的计算t入射电磁波E0剩余电磁波E1E1 = E0e-t/ A 20 lg ( E0 / E1 ) = 20 lg ( e t / ) dB0.37E0 A 8.69 ( t / ) dBA = 3.34 t f rr dB杨继深 2002年4月趋肤深度举例杨继深 2002年4月反射损耗 R 20 lgZW4 Zs反射损耗与波阻抗有关，波阻抗越高，则反射损耗反射损耗与波阻抗有关，波阻抗越高，则反射损耗越大。越大。ZS = 3.68 10-7 f r/r远场：377近场：取决于源的阻抗同一种材料的阻抗随频率变杨继深 2002年4月不同电磁波的反射损耗远场: R 20 lg3774 Z

3、s4500Zs = 屏蔽体阻抗， D = 屏蔽体到源的距离（m）f = 电磁波的频率（MHz）2 D fD f Zs Zs电场: R 20 lg磁场: R 20 lgdB杨继深 2002年4月影响反射损耗的因素150 0.1k 1k 10k 100k 1M 10M 100M平面波3 108 / 2rfR(dB)r = 30 m 电场r = 1 m靠近辐射源r = 30 m磁场 r = 1 m靠近辐射源杨继深 2002年4月综合屏蔽效能 (0.5mm铝板)150250平面波平面波00.1k 1k 10k 100k 1M 10M高频时高频时电磁波种类电磁波种类的影响很小的影响很小电场波电场波 r

4、= 0.5 m磁场波磁场波 r = 0.5 m屏蔽效能（dB）频率杨继深 2002年4月多次反射修正因子的计算电磁波在屏蔽体内多次反射，会引起附加的电磁泄漏，因此要对前面的计算进行修正。B = 20 lg ( 1 - e -2 t / )说明：说明： B为负值，其作用是减小屏蔽效能为负值，其作用是减小屏蔽效能 当趋肤深度与屏蔽体的厚度相当时，可以忽略当趋肤深度与屏蔽体的厚度相当时，可以忽略 对于电场波，可以忽略对于电场波，可以忽略杨继深 2002年4月怎样屏蔽低频磁场？低频磁场低频磁场吸收损耗小反射损耗小高导电材料高导磁材料高导电材料杨继深 2002年4月高导磁率材料的磁旁路效果H0H1H0R

5、sR0H1R0RsSE = 1 + R0/RS杨继深 2002年4月低频磁场屏蔽产品杨继深 2002年4月磁屏蔽材料的频率特性151015坡莫合金坡莫合金 金属金属镍钢镍钢冷轧钢冷轧钢 0.01 0.1 1.0 10 100 kHzr 103杨继深 2002年4月磁导率随场强的变化磁通密度 B 磁场强度 H饱和起始磁导率最大磁导率 = B / H杨继深 2002年4月强磁场的屏蔽高导磁率材料：饱和低导磁率材料：屏效不够低导磁率材料低导磁率材料高导磁率材料杨继深 2002年4月加工的影响2040608010010 100 1k 10k跌落前跌落后杨继深 2002年4月良好电磁屏蔽的关键因素屏蔽体

6、屏蔽体导电连续导电连续没有穿过屏没有穿过屏蔽体的导体蔽体的导体屏蔽效能高的屏蔽体屏蔽效能高的屏蔽体不要忘记：不要忘记：选择适当的屏蔽材料你知道吗：与屏蔽体接地与否无关杨继深 2002年4月实际屏蔽体的问题通风口显示窗键盘指示灯电缆插座调节旋钮实际机箱上有许多泄漏源：不同部分结合处的缝隙通风口、显示窗、按键、指示灯、电缆线、电源线等电源线缝隙杨继深 2002年4月远场区孔洞的屏蔽效能LLSE = 100 20lgL 20lg f + 20lg（1 + 2.3lg(L/H) = 0 dB 若 L / 2H杨继深 2002年4月孔洞在近场区的屏蔽效能若若ZC （7.9/Df）：（说明是电场源）：（说

7、明是电场源）SE = 48 + 20lg ZC 20lg L f + 20lg ( 1 + 2.3lg (L/H) )若若ZC （7.9/Df）：（说明是磁场源）：（说明是磁场源）SE = 20lg ( D/L) + 20lg (1 + 2.3lg (L/H) ) （注意：对于磁场源，屏效与频率无关！）（注意：对于磁场源，屏效与频率无关！）杨继深 2002年4月缝隙的泄漏低频起主要作用低频起主要作用高频起主要作用高频起主要作用杨继深 2002年4月缝隙的处理电磁密封衬垫缝隙杨继深 2002年4月电磁密封衬垫的种类 金属丝网衬垫(带橡胶芯的和空心的)导电橡胶(不同导电填充物的)指形簧片(不同表面

8、涂覆层的)螺旋管衬垫(不锈钢的和镀锡铍铜的)导电布杨继深 2002年4月指形簧片杨继深 2002年4月螺旋管电磁密封衬垫杨继深 2002年4月电磁密封衬垫的主要参数 屏蔽效能 (关系到总体屏蔽效能) 回弹力（关系到盖板的刚度和螺钉间距） 最小密封压力（关系到最小压缩量）最大形变量（关系到最大压缩量） 压缩永久形变（关系到允许盖板开关次数） 电化学相容性（关系到屏蔽效能的稳定性）杨继深 2002年4月电磁密封衬垫的安装方法绝缘漆环境密封杨继深 2002年4月截止波导管损耗频率fc截止频率频率高的电磁波能通过波导管，频率低的电磁波损耗很大！工作在截止区的波导管叫截止波导。截止区杨继深 2002年4

9、月截止波导管的屏效截止波导管 屏蔽效能=反射损耗：远场区计算公式近场区计算公式+吸收损耗圆形截止波导：32 t / d矩形截止波导：27.2 t / l孔洞计算屏蔽效能公式杨继深 2002年4月截止波导管的损耗杨继深 2002年4月截止波导管的设计步骤孔洞的泄漏不能满足屏蔽要求SE 确定截止波导管的截面形状 确定要屏蔽的最高的频率 f 确定波导管的截止频率 fc 计算截止波导管的截面尺寸 由SE 确定截止波导管的长度 5f杨继深 2002年4月显示窗/器件的处理隔离舱滤波器屏蔽窗滤波器杨继深 2002年4月操作器件的处理屏蔽体上开小孔屏蔽体上栽上截止波导管用隔离舱将操作器件隔离出杨继深 200

10、2年4月通风口的处理穿孔金属板截止波导通风板杨继深 2002年4月贯通导体的处理杨继深 2002年4月屏蔽电缆穿过屏蔽机箱的方法在内部可将电缆延伸在内部可将电缆延伸表面做导电清洁处理，保持表面做导电清洁处理，保持360度连接度连接注意防腐注意防腐屏蔽互套屏蔽互套屏蔽体边界屏蔽体边界屏蔽电缆屏蔽电缆与电缆套与电缆套360度搭接度搭接杨继深 2002年4月搭接 电子设备中，金属部件之间的低阻抗连接称为搭接。例如：电缆屏蔽层与机箱之间搭接屏蔽体上不同部分之间的搭接 滤波器与机箱之间的搭接 不同机箱之间的地线搭接杨继深 2002年4月搭接不良的滤波器滤波器接地阻抗预期干扰电流路径实际干扰电流路径杨继深 2002年4月搭接不良的机箱VI航天飞行器上的搭接阻抗要小于2.5m!杨继深 2002年4月搭接阻抗的测量机柜搭接阻抗频率寄生电容导线电感并联谐振点VIZ = V / I杨继深 2002年4月不同的搭接条杨继深 2002年4月频率不同搭接方式不同杨继深 2002年4月搭接面的腐蚀金属 电极电位 金属 电极电位 镁 / 镁合金