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1、电磁屏蔽技术电磁干扰抑制的屏蔽技术概述电屏蔽 磁屏蔽电磁屏蔽孔缝对屏蔽效能的影响屏蔽设计要点电磁密封处理电磁屏蔽技术 限制内部能量泄漏出内部区域 （主动屏蔽）概述1. 屏蔽的含义：3. 原理：电子设备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。2. 目的：防止外来的干扰能量进入某一区域（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); 反射衰减理论电磁屏蔽技术4. 屏蔽的分类（按工作原理） 电场屏蔽：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） 磁场屏蔽：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） 电磁屏蔽：用于高频电磁场的屏蔽（
2、利用反射和衰减来隔离电磁场的耦合）电磁屏蔽技术5. 屏蔽效能( SE )屏蔽效能：屏蔽体的性质的定量评价。定义：或或电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；E1、H1 加屏蔽后空间中该点的电（磁）场；电磁屏蔽技术无屏蔽场场强有屏蔽场场强屏蔽效能 SE（dB） 10120 100140 1000160 10000180 1000001100 10000001120衰减量与屏蔽效能的关系电磁屏蔽技术机箱类类型屏蔽效能 SE（dB） 民用产产品40以下 军军用设备设备60 TEMPEST设备设备80 屏蔽室、屏蔽舱舱100以上屏蔽效能的要求电磁屏蔽技术 分类：静电屏蔽、低频
3、交变电场屏蔽电场屏蔽 1. 静电屏蔽 电场屏蔽的作用：防止两个设备（元件、部件）间的电容性耦合干扰原理：静电平衡要求：完整的屏蔽导体和良好接地电磁屏蔽技术2. 低频交变电场屏蔽目的：抑制低频电容性耦合干扰（1）未加屏蔽（2） 加屏蔽（忽略CSR1的影响）未加屏蔽的耦合SRCSR0CRUS UN0 加屏蔽的耦合SRCSR1CRUS UN1 C1C2C3Up 分析方法：应用电路理论分析电磁屏蔽技术讨论:（1）屏蔽体不接地，若（2）屏蔽体接地屏蔽体接地SRCSR1CRUS UN1 C1C2电磁屏蔽技术（3）屏蔽体接地时，CSR1的影响屏蔽效能:CSRCRUS UNP C2等效电路电磁屏蔽技术屏蔽体的
4、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有良好的接地电磁屏蔽技术磁场屏蔽1原理 高频磁场屏蔽高频磁场金属板涡流反磁场 低频磁场屏蔽（f 100kHz）利用高导磁率的铁磁材料（如铁、硅钢片、坡莫合金），对干扰磁场进行分路。利用低电阻的良导体中形成的涡电流产生反向磁通抑制入射磁场。电磁屏蔽技术2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。如：长为l 、横截面为 S 的一段屏蔽材料，则其磁阻为磁阻：磁压降：磁通：电磁屏蔽技术的方程外磁场 的磁标位(1) 圆柱形腔的磁屏蔽效能方法：磁标位内半
5、径为a 、外半径为b，磁导率为 ，外加均匀磁场ab电磁屏蔽技术边界条件：时， 时，解得：故电磁屏蔽技术若 ，则 令 、 ，若t0，即则屏蔽效能电磁屏蔽技术 球形腔体的屏蔽效能 非球形腔体的屏蔽效能等效半径：（V屏蔽体的体积）电磁屏蔽技术例：长方体屏蔽盒尺寸为： 、壁厚 。试计算用钢板 和坡莫合金 作屏蔽材料时的SE 。解：钢：合金：电磁屏蔽技术（2）用磁路方法计算屏蔽效能矩形截面屏蔽体： 、厚度 ，流经屏蔽体的磁通：流经空腔的磁通：总磁通： ，则外磁场 ；屏蔽体内 ；腔内 电磁屏蔽技术磁通为磁路计算：对于磁路CS：从P1到Q1: 磁阻为 磁压降从Q1 到 Q2:故对于磁路C1：CSC1电磁屏蔽
6、技术由于 于是有： 故u若u若讨论：电磁屏蔽技术屏蔽体应选用高导磁率的材料，但应防止磁饱和被屏蔽物体不要紧贴在屏蔽体上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方向分布对于强磁场的屏蔽可采用多层屏蔽，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）对于多层屏蔽，应注意磁路上的彼此绝缘电磁屏蔽技术电磁屏蔽1. 原理与分析方法原理：表面反射（R 反射损耗） 屏蔽材料吸收衰减（A 吸收损耗） 多次反射（B 多次反射修正）分析方法： 电磁感应原理.计算屏蔽体上的涡流的屏蔽效应来计算屏 蔽效能 平面波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t电磁屏蔽技术
7、2. 单层屏蔽体的屏蔽效能均匀平面波垂直入射到无限大的导体板上（厚度为t）u媒质的本征阻抗：u传播常数：u屏蔽效能：良导体 ：良导体：电磁屏蔽技术u波阻抗：a. 远场：b. 近场（以电场为主）：c. 近场（以磁场为主）：反射系数：透射系数：12电磁屏蔽技术u一次透射：x = 0 面上： 屏蔽效能计算（设入射波场强 ）反射波：透射波：u二次透射：x = 0 面上：反射波：透射波：x = t 面上：反射波：透射波：x = t 面上：反射波：tx213电磁屏蔽技术n 次透射： 总 透 射 场 强故：即：电磁屏蔽技术相对于铜的电导率，铜： 厚度（mm）。 吸收损耗 A (dB) 屏蔽材料越厚，吸收损耗
8、越大，厚度增一个趋肤深度，吸收损耗增加得9dB； 磁导率越高，吸收损耗越大； 电导率越高，吸收损耗越大； 频率越高，吸收损耗越大。 相对磁导率；良导体结论：电磁屏蔽技术 反射损耗 R (dB)波阻抗良导体：a. 远场：b.近场：电场源媒质本 征阻抗频率升高，反射损耗减小c.近场：磁场源频率升高，反射损耗增加电磁屏蔽技术 多次反射修正 B（dB）而故：当 时，则当 时，通常可忽略B。电磁屏蔽技术反射损耗：电场源磁场源（ ）屏蔽效能：吸收损耗：平面波源多次反射修正：小结电磁屏蔽技术屏蔽效能的频率特性磁场波平面波电场波f屏蔽效能高频时电磁 波的种类影 响很小电磁屏蔽技术例1 有一个大功率线圈的工作频
9、率为20kHz ，在离线圈0.5m处 置一铝板 以屏蔽线圈对设备的影响。设铝板厚度为0.5mm 。试计算其屏蔽效能。解： 屏蔽体处于哪个场区： 近场大功率线圈 强磁场，主要为磁屏蔽.故电磁屏蔽技术又故电磁屏蔽技术式中：2. 双层屏蔽体的屏蔽效能总反射损耗多次反射修正总吸收损耗t2x21t1d电磁屏蔽技术的多次反射的多次反射空气层中的多次反射t2x21t1d电磁屏蔽技术通常两层之间的空气中的多次反射起主要作用，则当两屏蔽层采用同一金属材料且相同厚度时，电磁屏蔽技术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，接缝处的缝隙等。电磁屏蔽技术设各泄漏因素的屏蔽效能为 ，即总泄漏场故(
10、 1 ) 综合屏蔽效能的计算公式电磁屏蔽技术例2 设某一频率下，机壳屏蔽材料本身有110dB的屏蔽效能，各泄漏因素造成屏蔽效能为：（1）滤波与连接器面板：101dB ；（2）通风孔92dB;（3）门泄漏：88dB;（4）接缝泄漏：83dB。求机箱的总屏蔽效能。解：电磁屏蔽技术( 2 ) 缝隙的电磁泄漏故设金属屏蔽体上有一缝隙，其间隙为g ，屏蔽板厚度为t ，入射波电场为 E0，经缝隙泄漏到屏蔽体中的场为Ep ，当g 10/3 时，有gt电磁屏蔽技术例3. 在例1中开一缝隙，若其宽度为0.5mm、0.25mm 、0.1mm ，分别求其屏蔽效能。 解：当当当无缝隙时的屏蔽效能：SE54.83 dB
11、电磁屏蔽技术（3）截止波导式通风孔 的屏蔽效能截止频率： 矩形波导：fc10 = 1510 9/ a （Hz）alllDW圆形波导：fc11 =17.610 9/ D（Hz）六角波导：fc10 =1510 9/ W （Hz）（a、D、W 的单位为：cm）原理： 电磁波频率远低于波导的最低截止频率，因而产生很大的衰减。电磁屏蔽技术屏蔽效能矩形波导：圆形波导：六角波导：（l 的单位为：cm）当 f fc 时：设计要求：ul 3a、l3D、l3Wufc = （510）f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： 波导管必须是截止的。波导管对于频率在截止频率以 上的 电磁波没有任何
12、衰减作用，至少要使波导的截止频率是所屏蔽 频率的 5 倍。 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 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。 波导管的安装。最可靠的方法是焊接，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 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 封衬垫。电磁屏蔽技术 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 可以形
13、成很大的开口面积，同时能够防止电磁波泄漏。 电磁屏蔽技术( 4 ) 金属孔板的屏蔽效能电磁屏蔽技术屏蔽效能的计算公式SE = ARBK1K2+K3式中：A 孔的吸收损耗R 孔的反射损耗B 孔的多次反射损耗K1 孔数目修正系数K2 低频穿透修正系数K3 孔间耦合修正系数a. 孔的吸收损耗 A 按截止波导计算 矩形孔：Ar = 27.3 t / a 圆形孔：Ac = 32.0 t / D t 孔的深度（cm）a 矩形孔的最大宽度（cm）D 圆形孔的直径（cm）电磁屏蔽技术b. 孔的反射损耗 R 其中： 矩形孔 圆形孔 远场 近区、电场 近区、磁场电磁屏蔽技术a 每一孔洞的面积（cm2）P 孔间导体
14、宽度 / 趋肤深度c. 多次反射修正Bd. 孔数目修正系数K1 e. 低频穿透修正系数K2f. 孔间耦合修正系数K3 n 每cm2内的孔洞数电磁屏蔽技术解 a. A = 32 t / D = 12.8 dB例 某飞机控制盒用铝板加工而成，铝板厚度t = 2mm，两侧面板 上的总孔数为289, 孔的形状为圆形，孔径D = 5mm，孔的中心间距为18mm。设平面波的频率为f = 5MHz，求控制盒的屏蔽效能。b. c. 电磁屏蔽技术孔阵面积：d. 孔数目修正系数K1 e. 低频穿透修正系数K2f. 总孔数：故 SE = A + R + B + K1 + K2 + K3 = 55.8 dB电磁屏蔽技术1. 使用电磁密封衬垫的主要优点3.6 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u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电磁屏蔽技术2. 使用电磁密封衬垫的场合u机箱结合面的缝隙长度超过/20u要求机箱的屏蔽效能大于40dBu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u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
