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1、电磁屏蔽技术分析与探讨摘要：在现实生活中由于干扰普遍存在，随着电子产品的广泛应用以及电磁环境污染的 加重，对电磁兼容性设计的要求也越来越高，作为电磁兼容设计的主要技术之一屏蔽技 术的研究也就愈显得重要。电磁屏蔽是解决电磁兼容问题的重要手段之一，大部分电磁兼容 问题都可以通过电磁屏蔽来解决。用电磁屏蔽的方法来解决电磁干扰问题的最大好处是不会 影响电路的正常工作，因此不需对电路做任何修改本文从电磁屏蔽技术原理出发，讨论了屏 蔽体结构、屏蔽技术分类、屏蔽材料的选择以及所要遵循的原则，。 关键词：电磁屏蔽，屏蔽技术 屏蔽接地 特殊屏蔽处理 屏蔽效能一 电磁屏蔽的技术原理电磁屏蔽是电磁兼容技术的主要措施
2、之一。即用金属屏蔽材料将电磁干扰源封闭起来， 使其外部电磁场强度低于允许值的一种措施。或用金属屏蔽材料将电磁敏感电路封闭起来， 使其内部电磁场强度低于允许值的一种措施。电磁屏蔽的作用原理是利用屏蔽体对电磁能流 的反射、吸收和引导作用（图 1）。电磁屏蔽不仅对辐射干扰有良好的抑制效果，而且对静电 干扰和传导耦合干扰的电容性耦合、电感性耦合均有明显的抑制作用。 二电磁屏蔽的分类电磁屏蔽一般可以分为三类：静电屏蔽、静磁屏蔽和高频电磁场的屏蔽。三种屏蔽的共 同点是防止外界的电磁场进入到某个需要保护的区域中去。它们都是利用屏蔽体（具有特定 性能的材料）阻止或衰减电磁干扰能量的传输，是抑制电磁干扰的重要手
3、段之一。但是由于 所要屏蔽的场的特性不一样，因而对屏蔽材料的要求也就不一样。三屏蔽材料的屏蔽效能和应用场合 电磁屏蔽技术的进展，促使屏蔽材料的形式不断发展，而不再局限于单层金属平板模式，屏 蔽效能也不断提高。应用时要特别注意不同的屏蔽材料具有不同的屏蔽效能和应用场合。金 属平板和屏蔽薄膜电子设备采用金属平板做机箱，既坚固耐用，又具有电磁屏蔽作用。其电 磁屏蔽效能与下述参数有关：金属平板材料性质、电磁场源性质、电磁场源与金属平板的距 离、屏蔽体接地状况等等。各种金属屏蔽材料的性能见表2.四屏蔽体良好接地电磁屏蔽不但要求有良好的接地，还要求屏蔽体具有良好的导电连续性，对屏蔽提的导 电性要求摇臂静电
4、屏蔽高得多。因而为了满足电磁兼容性要求，常常用高导电性的材料作为 屏蔽材料，如铜板、铜箔、铝板、铝箔、钢板或金属镀层、导电涂层。在实际的屏蔽中，电 磁屏蔽效能变大程度上依赖于机箱的结构，即导电的连续性。机箱上的接缝、开口等都是电 磁波的泄漏源。穿过机箱的电缆也是造成屏蔽效能下降的主要原因。解决机箱缝隙电磁泄漏的方式是在缝隙处用电磁密封衬垫。电磁密封衬垫是一种导电的 弹性材料，它能够保持缝隙处的导电连续性。常见的电磁密封衬垫有导电橡胶、双重导电橡 胶、金属编织网套、螺旋衬垫、定向金属导电橡胶等。机箱上开口的电磁泄漏与开口的形状、 辐射源的特性和辐射源到开口处的距离有关。通过适当的设计开口尺寸和辐
5、射源到开口的距 离能够改善屏蔽效能的要求1. 主要接地形式 不考虑安全接地，仅从电路参考点的角度考虑，接地可分为悬浮地、单 点接地、多点接地和混合接地。(1) 悬浮地对电子产品而言，悬浮地是指设备的地线在电气上与参考地及其它导体相绝缘，即设备悬 浮地。另一种情况是在有些电子产品中，为了防止机箱上的骚扰电流直接耦合到信号电路 有意使信号地与机箱绝缘，即单元电路悬浮地。悬浮地容易产生静电积累和静电放电，在雷 电环境下，还会在机箱和单元电路间产生飞弧，甚至使操作人员遭到电击。设备悬浮地时 当电源相线与机箱短路时，有引起触电的危险。所以悬浮地不宜用于通信系统和一般电子产 品。2)单点接地 单点接地是为
6、许多接在一起的电路提供共同参考点的方法。串联单点接地由于各电路单元 共用一条线，易引起共地阻抗干扰。并联单点接地最简单，它没有共阻抗耦合和低频地环路 的问题。每一个电路模块都接到一个单点地，每一个子单元在同一点与参考点相联。地线上 其它部分的电流不会耦合进电路。(3) 多点接地 多点接地设备中的内部电路都以机壳为参考点，而所有机壳又以大地为参考。有一个安全 地把所有的机壳连在一起，然后再与地或辅助信号地相连。这种接地结构的原理在于为许多 并联路径提供了到地的低阻抗通路，并且在系统内部接地简单。只要连接公共参考点的任何 导体的长度小于骚扰波长的几分之一，多点接地的效果都很好。多点接地能够避免单点
7、接地 在高频时的问题。在数字电路和高频大信号电路中必须使用多点接地。(4) 混合接地 混合接地既包含了单点接地的特性，也包含了多点接地的特性。例如，系统内的电源需要 单点接地，而射频部分则需要多点接地。混合接地使用电抗性器件使接地系统在低频和高频 时呈现不同的特性。这在宽带敏感电路中是必要的。在图示中，一条较长的电缆的屏蔽外层 通过电容接到机壳处避免射频驻波的产生。电容对低频和直流有较高的阻抗，因此能够避免 两模块之间的地环路形成。2. 特殊部位的特殊屏蔽措施在屏蔽体的接缝处，由于结合表面不平、不干净、焊接质量不好、紧固 螺钉之间存在空隙等原因，在接缝处造成缝隙，致使屏蔽体的屏蔽效果降低。 对
8、固定的接缝最好采用连续焊接。焊接前，应将要焊接表面的非导电物质清 除干净。要尽可能对全部外壳间断处进行搭接。对非固定的接缝应采用并压 紧导电衬垫，以提高接缝的电磁密封效果。常用的导电衬垫材料有金属编织 物、含有金属丝的橡胶等。对活动的接缝，如门框上，采用弹性指簧以提高 接缝的电磁屏蔽效果。导电衬垫的固定方式有：沟槽定位、粘贴固定和肋片 紧固的方式。3. 提高缝隙的屏蔽效能可采取以下措施：3.1 (1)增加金属板厚度，可通过增加旁边长度来实现；(2) 减少结合面缝隙宽度，可通过提高结合面加工精度、焊接或整体铸造 来实现；(3) 加装导电衬垫，常用的导电衬垫有：编织金属网、软金属、梳状簧片、导电橡
9、胶等等；(4) 在接缝处涂导电涂料，常用的导电涂料有：导电胶、导电脂等等；（5）调整紧固钉间距，使其小于20，为电磁场的波长；3.2孔眼屏蔽当有通风、照明、加水、测量等需要时，为提高设备的电磁屏蔽效果，应采用孔眼屏蔽。 孔眼屏蔽的效果与电磁波的频率、孔眼的尺寸和数量等参数有关。3.3编织屏蔽因电缆需要活动和弯曲，其屏蔽采用编织带的形式。编织带的屏蔽效果随编织密度的增大 而增加，随电磁波的频率的增大而降低。一般电缆的屏蔽层是用不导磁的金属丝编织的，可 以实现电磁场屏蔽。如需实现磁场屏蔽，电缆的屏蔽层应采用导磁的金属丝编织。3.4蜂房板屏蔽当设备的通风和屏蔽要求较高时，采用蜂房板屏蔽有较好的效果。
10、蜂房板屏蔽是利用许多 并列的六角形金属管焊在一起构成的。其中每一个金属管都起波导衰减器的作用，而通风的 风压降不大。蜂房板的电磁屏蔽效果取决于波导管的衰减特性，即与波导管的几何尺寸有关。 3.5面板孔屏蔽当设备需要安装表头、数据或图形显示器时，应对面板孔加以屏蔽，以保证屏蔽的完整性。 面板孔屏蔽的较好方法为在表头或显示器的后方设置屏蔽罩。屏蔽罩通过导电衬垫与金属面 板连接，通过屏蔽罩的进出线设置穿心电容。3.6电连接器屏蔽选择的屏蔽式电连接器应有足够的插针供电缆内各个屏蔽层在电连接器头端接，在电连接 器座内各个屏蔽层的插针用尽量短的连线接到外壳后再接到壳内各个相应屏蔽层上。为保证 屏蔽的完整性
11、：要沿着电缆一周，将电缆的外屏蔽层和电连接器整个地连接，最好是焊接； 电连接器座通过导电衬垫与设备的金属外壳保持良好的电气连接；电连接器头也应与电连接 器座保持良好的电气连接。3.7多层屏蔽当单层屏蔽的效果达不到要求时，可以采用多层屏蔽。特别是对频带较宽的屏蔽，分别采 用导电率和导磁率高的几种材料组成多层屏蔽，可以达到对高频电场和低频磁场均有较好效 果的屏蔽。五电磁屏蔽设计原则（1）若波源距屏蔽金属板较近时，不仅要考虑辐射场，而且要考虑近区感应场，两者的 屏蔽效能是有差别的。（2）屏蔽罩上的孔和缝的存在是降低屏蔽效能的主要原因之一。由于孔、缝耦合可以等效 为二次辐射天线，它具有方向性，且使屏蔽
12、不均匀，即可能在某些区域的屏蔽效能会很差， 因此，必须科学地设计屏蔽罩上的孔或缝。（3）屏蔽罩具有自然谐振频率，当合适频率的干扰信号以较小的能量耦合到屏蔽罩内时 会产生较大的干扰，从而出现负屏蔽效能，这在设计时必须避免此类问题。参考文献I 王守三电磁兼容的实用技术、技巧和工艺M.机械工业出版社,2007.2:91-1142郑军奇.EMC (电磁兼容)设计与测试案例分析 M.电子工业出版社，2006.12:30-323 Mark 1. Montrose , Edward M. Nakauchi ,游佰强，周建华 电磁兼容的测试方法与技术M. 机械工业出版社,2008.1:167-1824 C1a
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