第三章 电磁屏蔽.ppt.ppt

1、杨继深 2005年12月 电话第二章 电磁屏蔽技术,屏蔽材料的选择 实际屏蔽体的设计,杨继深 2005年12月 电话电磁屏蔽,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 2005年12月 电话实心材料屏蔽效能的计算,入射波,场强,距离,吸收损耗A,R1,R2,SE R1 R2 AB, R AB,B,杨继深 2005年12月 电话反射损耗的产生,入射场,反射场,感应

2、电流,杨继深 2005年12月 电话反射损耗,R 20 lg,ZW,4 Zs,反射损耗与波阻抗有关，波阻抗越高，则反射损耗越大。,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 2005年12月 电话不同材料的反射损耗,125,25,50,75,100,10 100 1k 10k 100k 1M 10M,dB,Hz,杨继深 2005年12月 电话影响反射损耗的因素,150,0.1k 1k 10k 100k 1M 10M 100M,平面波,3 108

3、 / 2r,f,R(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,100,50,杨继深 2005年12月 电话吸收损耗的产生,入射波,感应电流,P = I2R,趋肤效应,杨继深 2005年12月 电话吸收损耗的计算,t,入射电磁波E0,剩余电磁波E1,E1 = E0e-t/,A 20 lg ( E0 / E1 ) = 20 lg ( e t / ) dB,0.37E0,A 8.69 ( t / ) = 3.34 t f rr dB,杨继深 2005年12月 电话 010-68

4、386283,趋肤深度举例,杨继深 2005年12月 电话综合屏蔽效能 (0.5mm铝板),150,250,平面波,0,0.1k 1k 10k 100k 1M 10M,高频时 电磁波种类 的影响很小,电场波 r = 0.5 m,磁场波 r = 0.5 m,屏蔽效能（dB）,频率,杨继深 2005年12月 电话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： B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

5、略 对于电场波，可以忽略,杨继深 2005年12月 电话低频磁场最难屏蔽,低频磁场,低频,磁场,吸收损耗小,反射损耗小,50Hz变压器,磁场,怎么屏蔽？,杨继深 2005年12月 电话高导磁率材料的磁旁路效果,H0,H1,H0,Rs,R0,H1,R0,Rs,SE = 1 + R0/RS,杨继深 2005年12月 电话低频磁场屏蔽产品,杨继深 2005年12月 电话磁屏蔽材料的频率特性,1,5,10,15,坡莫合金,金属,镍钢,冷轧钢,0.01 0.1 1.0 10 100 kHz,r

6、 103,杨继深 2005年12月 电话加工的影响,20,40,60,80,100,10 100 1k 10k,跌落前,跌落后,杨继深 2005年12月 电话塑料机箱的处理,对塑料机箱做导电表面处理， 达到屏蔽的目的。,化学镀,金属溅射,真空蒸镀,导电漆喷涂,由于导电层很薄，屏蔽效能以反射损耗为主，1/导电性的屏蔽效能40dB左右（平面波）,杨继深 2005年12月 电话良好电磁屏蔽的关键因素,屏蔽体 导电连续,没有穿过屏 蔽体的导体,屏蔽效能高的屏蔽体,不要忘记： 选择适当的屏蔽材料,你知道吗： 与屏蔽体接地

7、与否无关,杨继深 2005年12月 电话实际屏蔽体的问题,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 2005年12月 电话远场区孔洞的屏蔽效能,L,L,SE = 100 20lgL 20lg f + 20lg（1 + 2.3lg(L/H) = 0 dB 若 L / 2,H,杨继深 2005年12月 电话孔洞在近场区的屏蔽效能,若ZC （7.9/Df）：（说明是电场源） SE = 48 + 2

8、0lg ZC 20lg L f + 20lg ( 1 + 2.3lg (L/H) ) 若ZC （7.9/Df）：（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！）,杨继深 2005年12月 电话缝隙的泄漏,低频起主要作用,高频起主要作用,杨继深 2005年12月 电话缝隙的处理,电磁密封衬垫,缝隙,杨继深 2005年12月 电话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

9、(不同表面涂覆层的) 螺旋管衬垫(不锈钢的和镀锡铍铜的) 导电布,杨继深 2005年12月 电话杨继深 2005年12月 电话指形簧片,杨继深 2005年12月 电话螺旋管电磁密封衬垫,杨继深 2005年12月 电话杨继深 2005年12月 电话杨继深 2005年12月 电话杨继深 2005年12月 电话杨继深 2005年12月 电话杨继深 2005年12月 电话 010-

10、68386283,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 2005年12月 电话电磁密封衬垫的安装方法,非导电胶 在螺钉连接处点上,杨继深 2005年12月 电话不同金属之间发生腐蚀,腐蚀加重,杨继深 2005年12月 电话解决腐蚀的方法,电解液,不同的金属接触面,电化学腐蚀,选用电化学电位接近的金属材料

11、,避免电解液,杨继深 2005年12月 电话EMI衬垫的安装方法,杨继深 2005年12月 电话杨继深 2005年12月 电话避免电解液的方法,绝缘漆,环境密封,杨继深 2005年12月 电话截止波导管,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 2005年12月 电话截止波导管的屏效,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

12、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 2005年12月 电话截止波导管的损耗,杨继深 2005年12月 电话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 2005年12月 电话显示窗/器件的处理,隔离舱,滤波器,屏蔽窗,滤波器,杨继深 2005年12月 电话杨继深

13、2005年12月 电话操作器件的处理,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 2005年12月 电话通风口的处理,穿孔金属板,截止波导通风板,杨继深 2005年12月 电话贯通导体的处理,杨继深 2005年12月 电话电缆的屏蔽方法,90%的辐射问题来自电缆 正确的屏蔽方法能解决电缆辐射问题,杨继深 2005年12月 电话外拖电缆的共模辐射,I2,CP,I3,I1,CP,尽管共模成份的比例很小，但是由于辐射环路大， 仍然是

14、主要的辐射因素,杨继深 2005年12月 电话“无关”的电缆也辐射,杨继深 2005年12月 电话地线也辐射,不接地线,接上地线,你喜欢 电缆屏蔽层接地吗 ?,杨继深 2005年12月 电话无关电缆辐射机理,VCM,机箱内的所有信号都会通过电缆辐射！,杨继深 2005年12月 电话电缆辐射估算,ICM,电缆辐射强度： E = 1.26 I L f / D V/m L /2或/4时： E = 120I / D V/m,电缆上的共模电流,电缆长度,共模电流频率,天线距离,杨继深 2005

15、年12月 电话确定允许的最大共模电流,将电缆辐射公式变形一下： 允许的最大电流：,1.26 L f,I =,D E,A,辐射发射限值（V/m）,杨继深 2005年12月 电话计算举例,若: f = 70MHz D = 1m L = 2m E = 10 V/m 则： I = 0.8 A,杨继深 2005年12月 电话电缆辐射机理的总结,电 缆 辐 射,差模辐射,共模辐射,差模电流转变为共模电流,信号地上共模电压导致共模电流,临近电路的耦合产生共模电压，进而导致共模电流,工作电流回路形成的环路天线,杨继深 2005

16、年12月 电话电缆差模辐射的对策,同轴电缆,扁平电缆,双绞线,杨继深 2005年12月 电话电缆共模辐射的对策,减小共模电流 回路面积,减小 共模电流,增加共模电流回路的阻抗,共模电流滤波,减小共模电压,屏蔽电缆,电缆靠近地线面,线路板,屏蔽,其它,杨继深 2005年12月 电话电缆共模辐射的对策,减小共模电流 回路面积,减小 共模电流,增加共模电流回路的阻抗,共模电流滤波,减小共模电压,屏蔽电缆,电缆靠近地线面,线路板,屏蔽,其它,杨继深 2005年12月 电话降低电缆辐射的方法,

17、I2,CP,I3,I1,CP,通过额外的地线板减小共模电流的回路面积,杨继深 2005年12月 电话屏蔽电缆抑制共模辐射的本质,CM,CM,DM,杨继深 2005年12月 电话不完整的屏蔽电缆,CM,CM,CM,CM,DM,杨继深 2005年12月 电话分析实例,金属螺钉接触,辐射发射（RE102）超标,辐射发射（RE102）合格,杨继深 2005年12月 电话屏蔽电缆的评估,CM,CM,DM,V,辐射环路,V,I,ZT = V / I,杨继深 2005年12月 电话不同屏蔽层的传输阻抗,102 103 104 105 106 107 108,0.001,0.01,0.1,1,10,100,1000,10000,传输阻抗（m /m）,Hz,铝箔,单层编织,最佳单层编织,双层编织,双层编织 + 一层金属,双层编织 + 双