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1、电磁兼容设计Electromagnetic CompatibilityEMC成都信息工程学院成都信息工程学院 邓小波邓小波1专业课电磁干扰的抑制电磁干扰的抑制v为了保证设备电磁兼容性，采取的技术措施为了保证设备电磁兼容性，采取的技术措施相对地分为两类：相对地分为两类：一是在设备和系统设计时就注意选用相互干扰最一是在设备和系统设计时就注意选用相互干扰最小的元件、部件和电路，并在结构上注意合理布小的元件、部件和电路，并在结构上注意合理布局。局。二是采用接地、屏蔽、滤波等技术，降低所产生二是采用接地、屏蔽、滤波等技术，降低所产生的干扰电平，增加干扰在传播途径上的衰减。的干扰电平，增加干扰在传播途径上
2、的衰减。2专业课电磁干扰的抑制电磁干扰的抑制v接地、屏蔽、滤波是抑制电磁干扰的三大技术，这接地、屏蔽、滤波是抑制电磁干扰的三大技术，这是电子设备和系统在进行电磁兼容性设计过程中通是电子设备和系统在进行电磁兼容性设计过程中通用的三种主要的电磁干扰抑制方法。用的三种主要的电磁干扰抑制方法。v虽然每一种方法在电路和系统设计中都有其各自的虽然每一种方法在电路和系统设计中都有其各自的作用，但它们有时也是作用，但它们有时也是相互关联相互关联的。的。v如：设备良好的接地，可以降低设备对屏蔽的要求；如：设备良好的接地，可以降低设备对屏蔽的要求；而良好的屏蔽，也可以使滤波的要求降低。而良好的屏蔽，也可以使滤波的
3、要求降低。3专业课第三章第三章电磁屏蔽理论及其应用电磁屏蔽理论及其应用v屏蔽是利用屏蔽体来阻挡或减小屏蔽是利用屏蔽体来阻挡或减小电磁能传输电磁能传输的一种技术。是抑制电磁干扰的重要手段。的一种技术。是抑制电磁干扰的重要手段。v从从电磁场理论电磁场理论看：若有两个电磁场，在其分看：若有两个电磁场，在其分界面上存在有物体，如果因该物体的存在而界面上存在有物体，如果因该物体的存在而能将这两个电磁场看成是相互独立存在的，能将这两个电磁场看成是相互独立存在的，那么这两个相互界面就被称为屏蔽，而对分那么这两个相互界面就被称为屏蔽，而对分界面上所存在的物体，就称为屏蔽体。界面上所存在的物体，就称为屏蔽体。4
4、专业课屏蔽的目的屏蔽的目的v屏蔽的目的：屏蔽的目的：一是限制内部辐射的电磁能量泄漏出该内部区域一是限制内部辐射的电磁能量泄漏出该内部区域二是防止外来的辐射干扰进入某一区域。二是防止外来的辐射干扰进入某一区域。v屏蔽作用是通过一个将上述区域封闭起来的壳体实屏蔽作用是通过一个将上述区域封闭起来的壳体实现的。现的。v这个壳体可以做成板式、网式以及金属纺织带式。这个壳体可以做成板式、网式以及金属纺织带式。v屏蔽材料可以是导电的、导磁的、介质的、也可以屏蔽材料可以是导电的、导磁的、介质的、也可以是带有非金属吸收填料的。是带有非金属吸收填料的。5专业课屏蔽的作用原理屏蔽的作用原理v电磁屏蔽的作用：电磁屏蔽
5、的作用：第一种解释第一种解释：在一次场的作用下，屏蔽体表：在一次场的作用下，屏蔽体表面因受感应而产生电荷，屏蔽体内产生电流面因受感应而产生电荷，屏蔽体内产生电流和磁极化。这些电荷、电流和极化产生二次和磁极化。这些电荷、电流和极化产生二次场。二次场与一次场叠加形成合成场。在防场。二次场与一次场叠加形成合成场。在防护区域的合成场必弱于一次场。护区域的合成场必弱于一次场。第二种解释第二种解释：利用屏蔽体反射，衰减并引导：利用屏蔽体反射，衰减并引导场源所产生的电磁能流使它不进入防护区。场源所产生的电磁能流使它不进入防护区。6专业课屏蔽的分类屏蔽的分类v根据屏蔽工作原理，屏蔽可分为三大类根据屏蔽工作原理
6、，屏蔽可分为三大类静电屏蔽：静电屏蔽体用静电屏蔽：静电屏蔽体用良导体制作良导体制作，并有，并有良好的接地良好的接地。这样就把电场终止于导体表面，。这样就把电场终止于导体表面，并通过地线并通过地线综合综合导体表面上的感应电荷，从导体表面上的感应电荷，从而防止由静电耦合产生的相互干扰。而防止由静电耦合产生的相互干扰。7专业课屏蔽的分类屏蔽的分类磁屏蔽：主要用于低频电路，屏蔽体用高导磁屏蔽：主要用于低频电路，屏蔽体用高导磁材料构成磁材料构成磁阻通路磁阻通路，把，把磁力线封闭在屏蔽磁力线封闭在屏蔽体内体内，从而阻挡内部磁场向外扩散或外界磁，从而阻挡内部磁场向外扩散或外界磁场干扰进入，有效防止低频磁场的
7、干扰。场干扰进入，有效防止低频磁场的干扰。电磁屏蔽：主要用于高频电路，利用电磁波电磁屏蔽：主要用于高频电路，利用电磁波在在导体表面上的反射导体表面上的反射和在导体中传播的急剧和在导体中传播的急剧衰减衰减来隔离时变电磁场的相互耦合，从而防来隔离时变电磁场的相互耦合，从而防止高频电磁场的干扰。止高频电磁场的干扰。8专业课屏蔽的分类屏蔽的分类v根据屏蔽的对象不同，可把屏蔽作以下划分：根据屏蔽的对象不同，可把屏蔽作以下划分：主动屏蔽：屏蔽的对象是干扰源，限制由于干扰主动屏蔽：屏蔽的对象是干扰源，限制由于干扰源产生的有害电磁能量向外扩散。源产生的有害电磁能量向外扩散。被动屏蔽：屏蔽的对象是敏感体，以防止
8、外部电被动屏蔽：屏蔽的对象是敏感体，以防止外部电磁干扰对它产生有害影响。磁干扰对它产生有害影响。9专业课(1)电屏蔽电屏蔽v电屏蔽是为了防止两个回路（两个元件、部件）电屏蔽是为了防止两个回路（两个元件、部件）间间电容性耦合电容性耦合引起的干扰。由良导体制成，并引起的干扰。由良导体制成，并有良好的接地（接地电阻小于有良好的接地（接地电阻小于2m欧）。欧）。v电屏蔽体既可防止屏蔽体内部干扰源产生的干电屏蔽体既可防止屏蔽体内部干扰源产生的干扰泄露到外部，也可防止屏蔽体外部的干扰侵扰泄露到外部，也可防止屏蔽体外部的干扰侵入内部入内部.v静电屏蔽和交变电场的屏蔽静电屏蔽和交变电场的屏蔽10专业课静电屏蔽
9、静电屏蔽v对于图对于图1：表示空间：表示空间孤立导体孤立导体A上带有上带有电荷电荷+q的电力线分的电力线分布情况，此时可以布情况，此时可以认为电荷认为电荷-q是位于是位于无限远处无限远处。A+q主动屏蔽的电屏蔽原理主动屏蔽的电屏蔽原理11专业课静电屏蔽静电屏蔽v表示用导体壳表示用导体壳B包围导体包围导体A时的时的电力分布情况。此时屏蔽体的电力分布情况。此时屏蔽体的内侧面感应出内侧面感应出-q外侧感应出外侧感应出+q，屏蔽体本身的内部不出现电，屏蔽体本身的内部不出现电力线，此时的电力线始于屏蔽力线，此时的电力线始于屏蔽体外侧的体外侧的+q，终止于无限远处，终止于无限远处的的-q。显然，单纯的采用
10、把带。显然，单纯的采用把带电导体包围起来的办法电导体包围起来的办法无法起无法起到屏蔽的作用到屏蔽的作用。A+q+q-qB主动屏蔽的电屏蔽原理主动屏蔽的电屏蔽原理12专业课静电屏蔽静电屏蔽v右图：表示导体右图：表示导体B被接地的被接地的情况。此时导体情况。此时导体B的电位为的电位为零，导体零，导体B外部的电力线消外部的电力线消失，即带电导体失，即带电导体A所产生的所产生的电力线被封闭在导体电力线被封闭在导体B包围包围的内部。此时导体的内部。此时导体B才真正才真正起到屏蔽作用起到屏蔽作用。A+qB主动屏蔽的电屏蔽原理主动屏蔽的电屏蔽原理13专业课被动屏蔽的电屏蔽原理被动屏蔽的电屏蔽原理v右图表示被
11、动屏蔽的电屏蔽右图表示被动屏蔽的电屏蔽原理，原理，导体处于静电平衡状导体处于静电平衡状态，态，导体表面的各处均处于导体表面的各处均处于等电位，其内部空间就不会等电位，其内部空间就不会出现电力线，实现了对外界出现电力线，实现了对外界电场的屏蔽作用。电场的屏蔽作用。v原理上，被动屏蔽体可不必原理上，被动屏蔽体可不必接地，但实际应用中的屏蔽接地，但实际应用中的屏蔽体，内部空间的被屏蔽体同体，内部空间的被屏蔽体同外部是不可能完全绝缘的，外部是不可能完全绝缘的，存在部分静电耦合，因此仍存在部分静电耦合，因此仍应将屏蔽体接地，保持地电应将屏蔽体接地，保持地电位位.-Q+Q14专业课交变电场的屏蔽交变电场的
12、屏蔽v电路理论电路理论v电场感应耦合，耦合电容进行描述。电场感应耦合，耦合电容进行描述。15专业课(2)磁屏蔽磁屏蔽v时变的电流产生时变的磁场，此时在时变磁场中的时变的电流产生时变的磁场，此时在时变磁场中的其它导线或线圈就会受到干扰。其它导线或线圈就会受到干扰。v电子设备中的各种连接线往往会形成环路，由于外电子设备中的各种连接线往往会形成环路，由于外界磁场的影响产生感应电压，若环路中存在电流，界磁场的影响产生感应电压，若环路中存在电流，则会产生磁场发射，干扰其它设备。则会产生磁场发射，干扰其它设备。v减小磁场干扰的方法：结构上合理布线、合理安置减小磁场干扰的方法：结构上合理布线、合理安置元部件
13、、磁屏蔽。元部件、磁屏蔽。16专业课低频磁屏蔽原理低频磁屏蔽原理v低频磁屏蔽低频磁屏蔽：利用铁磁物质的：利用铁磁物质的磁导率高、磁阻小磁导率高、磁阻小，对，对磁场有磁场有分路作用分路作用的特性来实现屏蔽。的特性来实现屏蔽。v此时磁力线被集中于屏蔽层中，从而使低频线圈产生此时磁力线被集中于屏蔽层中，从而使低频线圈产生的磁场不越出屏蔽层。的磁场不越出屏蔽层。v同理，对放于屏蔽体内的设备也可以防止外界的磁场同理，对放于屏蔽体内的设备也可以防止外界的磁场的干扰。的干扰。v低频磁屏蔽技术适用于从恒定磁场到低频磁屏蔽技术适用于从恒定磁场到30kHz的整个低的整个低频段频段.+ + + + + + + +
14、+ + +17专业课高频磁屏蔽原理高频磁屏蔽原理v2、射频磁屏蔽：是利、射频磁屏蔽：是利用良导体在入射高频磁用良导体在入射高频磁场作用下产生涡流，并场作用下产生涡流，并由由涡流的反磁通涡流的反磁通抑制入抑制入射磁场。射磁场。高频磁场高频磁场涡流涡流反磁场反磁场金属板金属板射频磁屏蔽原理射频磁屏蔽原理18专业课(3)电磁屏蔽电磁屏蔽v电磁屏蔽是用屏蔽体阻止高频电磁能量在空间电磁屏蔽是用屏蔽体阻止高频电磁能量在空间传播的一种措施。传播的一种措施。v作屏蔽体的材料是金属导体或其它对电磁波有作屏蔽体的材料是金属导体或其它对电磁波有衰减作用衰减作用的材料。的材料。v屏蔽效能的大小与电磁波的性质以及屏蔽体
15、的屏蔽效能的大小与电磁波的性质以及屏蔽体的材料性质有关。材料性质有关。19专业课屏蔽体对电磁波的屏蔽体对电磁波的衰减有三种不同的机理衰减有三种不同的机理1、空气和金属交界面的阻抗不连续，在分界面上、空气和金属交界面的阻抗不连续，在分界面上引起的引起的反射反射。2、未被屏蔽体表面反射而透射入屏蔽体的电磁能、未被屏蔽体表面反射而透射入屏蔽体的电磁能量，在屏蔽体内传播时被屏蔽材料量，在屏蔽体内传播时被屏蔽材料衰减衰减。3、重复、重复多次反射多次反射，就像电磁波在金属内部来回反，就像电磁波在金属内部来回反射那样。射那样。20专业课电磁屏蔽电磁屏蔽v电磁屏蔽的机理有三种：电磁屏蔽的机理有三种：v（1）感
16、应涡流效应：形象，定性）感应涡流效应：形象，定性v（2）电磁场理论：计算复杂，定量）电磁场理论：计算复杂，定量v（3）传输线理论：行波传输，定量）传输线理论：行波传输，定量21专业课电磁屏蔽电磁屏蔽v1、实心型屏蔽：是指把屏蔽体看成是一个结、实心型屏蔽：是指把屏蔽体看成是一个结构上完整的、电气上连续均匀的无限金属板或构上完整的、电气上连续均匀的无限金属板或全封闭壳体的一种屏蔽。全封闭壳体的一种屏蔽。v这种屏蔽虽然是一种理想的情况，既不存在电这种屏蔽虽然是一种理想的情况，既不存在电磁的泄露，也不产生边缘效应。磁的泄露，也不产生边缘效应。v2、非实心型屏蔽：在电气上存在不连续的屏、非实心型屏蔽：在
17、电气上存在不连续的屏蔽体，称为非实心型屏蔽体。蔽体，称为非实心型屏蔽体。22专业课电磁场在导电介质中传播电磁场在导电介质中传播 v电磁波在导电介质中传播时有能量损耗，电磁波在导电介质中传播时有能量损耗，v因此，表现为场量振幅的减小。导体表面的场量最因此，表现为场量振幅的减小。导体表面的场量最大，愈深入导体内部，场量愈小。这种现象也称为大，愈深入导体内部，场量愈小。这种现象也称为趋肤效应趋肤效应。23专业课电磁屏蔽电磁屏蔽合理地使用电磁屏蔽，可以抑制外来高频电磁波的合理地使用电磁屏蔽，可以抑制外来高频电磁波的干扰，也可以避免作为干扰源去影响其他设备。干扰，也可以避免作为干扰源去影响其他设备。如在
18、收音机中，用空芯铝壳罩在线圈外面，使它不如在收音机中，用空芯铝壳罩在线圈外面，使它不受外界时变场的干扰从而避免杂音。受外界时变场的干扰从而避免杂音。音频馈线用屏蔽线。音频馈线用屏蔽线。示波管用铁皮包着，也是为了使杂散电磁场不影响示波管用铁皮包着，也是为了使杂散电磁场不影响电子射线的扫描。电子射线的扫描。24专业课屏蔽材料屏蔽材料 v电磁波在良导体中衰减很快，把由导体表面衰减电磁波在良导体中衰减很快，把由导体表面衰减到表面值的到表面值的1/e（约（约36.8）处的厚度称为）处的厚度称为趋肤厚趋肤厚度度，用，用d表示表示。v如电视频率如电视频率f=100MHz，对铜导体，对铜导体（=5.8107S
19、m，o410-7Hm）可求出可求出d=0.00667mm。可见良导体的电磁屏蔽效。可见良导体的电磁屏蔽效果显著。果显著。v铁（铁（107Sm）则）则d=0.016mm。v铝（铝（3.54107Sm）则）则d0.0085mm。25专业课v为了得到有效的屏蔽作用，屏蔽层的厚度必须接近为了得到有效的屏蔽作用，屏蔽层的厚度必须接近于屏蔽物质内部的电磁波波长（于屏蔽物质内部的电磁波波长（=2d）。）。v在收音机中，若在收音机中，若f500kHz，则在铜中，则在铜中d0.094mm（=0.59mm）。在铝中）。在铝中d0.12mm（=0.75mm）。所以在收音机中用较薄）。所以在收音机中用较薄的铜或铝材料
20、已能得到良好的屏蔽效果。的铜或铝材料已能得到良好的屏蔽效果。v电视频率更高，透入深度更小些，所需屏蔽层厚度电视频率更高，透入深度更小些，所需屏蔽层厚度可更薄些，如果考虑机械强度，要有必要的厚度。可更薄些，如果考虑机械强度，要有必要的厚度。26专业课电磁屏蔽效能的计算电磁屏蔽效能的计算v对屏蔽的分析和设计中，屏蔽效能的计算是一个对屏蔽的分析和设计中，屏蔽效能的计算是一个非常重要的步骤。非常重要的步骤。v屏屏蔽蔽系系数数：指指不不存存在在屏屏蔽蔽体体时时某某处处的的电电场场强强度度与与存存在在屏屏蔽蔽体体时时同同一一处处的的电电场场强强度度之之比比，常常用用分分贝贝(dB)表示表示27专业课电磁屏
21、蔽效能的计算电磁屏蔽效能的计算v或或者者不不存存在在屏屏蔽蔽体体时时某某处处的的磁磁场场强强度度与与存存在在屏屏蔽蔽体时同一处的体时同一处的磁场强度之比磁场强度之比，常用分贝，常用分贝(dB)表示表示一般情况，一般情况，对于近场，电场和磁场的近场波阻对于近场，电场和磁场的近场波阻抗不相等，电场屏蔽效能和磁场屏蔽效能不相抗不相等，电场屏蔽效能和磁场屏蔽效能不相等等。而对于远场，电磁场的波阻抗是一个常数，。而对于远场，电磁场的波阻抗是一个常数，电场屏蔽效能和磁场屏蔽效能相等。电场屏蔽效能和磁场屏蔽效能相等。 28专业课计算和分析屏蔽效能的方法计算和分析屏蔽效能的方法v解解析析方方法法：在在一一定定
22、的的边边界界条条件件下下求求解解麦麦克克斯斯韦韦方程。严格解，只能求解规则形状屏蔽体。方程。严格解，只能求解规则形状屏蔽体。v数数值值方方法法：任任意意规规则则形形状状屏屏蔽蔽体体。成成本本高高，计计算量大。算量大。v近似方法：近似方法：在实际工程中得到广泛应用。在实际工程中得到广泛应用。v也可分为也可分为场的方法场的方法和和路的方法路的方法.29专业课无限长磁性材料圆柱腔的静磁屏蔽效能无限长磁性材料圆柱腔的静磁屏蔽效能 v解解析析方方法法-采采用用分分离离变变量量法法(圆圆柱柱坐坐标标系系)求求解解拉拉普普拉拉斯斯方程方程v由边界条件确定待定系数由边界条件确定待定系数(1)当相对磁导率当相对
23、磁导率， 圆柱腔的静磁屏蔽效能圆柱腔的静磁屏蔽效能(dB)为为30专业课无限长磁性材料圆柱腔的静磁屏蔽效能无限长磁性材料圆柱腔的静磁屏蔽效能 v(2)如果圆柱腔的厚度如果圆柱腔的厚度平均半径平均半径 并且满足大半径、薄壁的条件并且满足大半径、薄壁的条件 圆柱腔的静磁屏蔽效能圆柱腔的静磁屏蔽效能(dB)为为31专业课无限长磁性材料圆柱腔的静磁屏蔽效能无限长磁性材料圆柱腔的静磁屏蔽效能 v计算结果对于实际的工程应用具有指导意义计算结果对于实际的工程应用具有指导意义v磁导率越高，屏蔽效能越大。磁导率越高，屏蔽效能越大。v屏屏蔽蔽效效能能随随厚厚度度从从零零开开始始增增加加。但但是是当当厚厚度度增增加
24、加到到某某一一值值时时，继继续续增增加加屏屏蔽蔽体体厚厚度度，屏屏蔽效能的增加非常缓慢。蔽效能的增加非常缓慢。32专业课无限长磁性材料圆柱腔的静磁屏蔽效能无限长磁性材料圆柱腔的静磁屏蔽效能 v要要减减轻轻屏屏蔽蔽体体的的重重量量，就就必必须须采采用用薄薄厚厚度度、较较高高磁磁导率的屏蔽体，才能保证静磁屏蔽效能。导率的屏蔽体，才能保证静磁屏蔽效能。v在大半径、薄壁情况下：在大半径、薄壁情况下：壁厚度比平均半径对屏蔽效能的影响要大。壁厚度比平均半径对屏蔽效能的影响要大。同同一一厚厚度度时时，屏屏蔽蔽空空间间的的扩扩大大将将使使屏屏蔽蔽效效能能降降低低。但是，屏蔽效能降低非常慢。但是，屏蔽效能降低非
25、常慢。33专业课低频磁屏蔽效能的近似计算低频磁屏蔽效能的近似计算v采用高磁导率材料对低频磁场（指不超出音频范围采用高磁导率材料对低频磁场（指不超出音频范围的磁场）进行磁屏蔽。的磁场）进行磁屏蔽。v依靠屏蔽体的高磁导率对骚扰磁场的依靠屏蔽体的高磁导率对骚扰磁场的分路作用分路作用来达来达到磁屏蔽的目的。到磁屏蔽的目的。34专业课(1)矩形截面屏蔽盒的低频磁屏蔽效能矩形截面屏蔽盒的低频磁屏蔽效能 v将一个高磁导率材料的屏蔽盒放于磁场强度将一个高磁导率材料的屏蔽盒放于磁场强度的均的均匀磁场中，由于盒壁的磁导率比空气大很多，所以绝匀磁场中，由于盒壁的磁导率比空气大很多，所以绝大部分磁通经盒壁通过，只要少
26、部分磁通经盒内空间大部分磁通经盒壁通过，只要少部分磁通经盒内空间通过。通过。v采采用用磁磁路路分分析析方方法法计计算算矩矩形形截截面面屏屏蔽蔽盒盒的的低低频频磁磁屏屏蔽蔽效能。效能。v其中垂直磁场方向的尺寸为其中垂直磁场方向的尺寸为v沿磁场方向的尺寸为沿磁场方向的尺寸为v屏蔽体的壁厚为屏蔽体的壁厚为35专业课(1)矩形截面屏蔽盒的低频磁屏蔽效能矩形截面屏蔽盒的低频磁屏蔽效能 v设有磁通设有磁通流入屏蔽盒体流入屏蔽盒体v其中绝大部分磁通其中绝大部分磁通流经盒壁流经盒壁v只有少部分磁通只有少部分磁通流过盒壁内的空间。流过盒壁内的空间。36专业课(1)矩形截面屏蔽盒的低频磁屏蔽效能矩形截面屏蔽盒的低
27、频磁屏蔽效能 v磁通与磁场强度的关系为磁通与磁场强度的关系为v可得到可得到（）磁通相等磁通相等37专业课(1)矩形截面屏蔽盒的低频磁屏蔽效能矩形截面屏蔽盒的低频磁屏蔽效能 v1、流经屏蔽盒壁的磁阻、流经屏蔽盒壁的磁阻v则则磁压降磁压降（磁通（磁通磁阻）为磁阻）为v2、流经屏蔽盒内部空间的磁阻、流经屏蔽盒内部空间的磁阻v而磁压降为而磁压降为38专业课(1)矩形截面屏蔽盒的低频磁屏蔽效能矩形截面屏蔽盒的低频磁屏蔽效能 磁压降与计算路径无关磁压降与计算路径无关，即，即v因此有因此有v式（）代入式（）可求得式（）代入式（）可求得（）39专业课(1)矩形截面屏蔽盒的低频磁屏蔽效能矩形截面屏蔽盒的低频磁屏
28、蔽效能 v因此，屏蔽效能可表示为因此，屏蔽效能可表示为v当当时屏蔽效能近似为时屏蔽效能近似为40专业课(1)矩形截面屏蔽盒的低频磁屏蔽效能矩形截面屏蔽盒的低频磁屏蔽效能 v屏屏蔽蔽材材料料的的磁磁导导率率越越大大，屏屏蔽蔽盒盒的的厚厚度度越越大大，则则屏屏蔽效能越好；蔽效能越好；v屏蔽盒垂直于磁场方向的边长越小，屏蔽效能越大。屏蔽盒垂直于磁场方向的边长越小，屏蔽效能越大。v低低频频磁磁屏屏蔽蔽要要求求厚厚度度大大，这这使使屏屏蔽蔽体体重重，可可采采用用多多层屏蔽。层屏蔽。41专业课(2)圆柱形截面屏蔽盒的低频磁屏蔽效能圆柱形截面屏蔽盒的低频磁屏蔽效能 v圆柱形截面屏蔽盒屏蔽效能圆柱形截面屏蔽盒
29、屏蔽效能v其中其中内、外半径的平均值内、外半径的平均值42专业课(3)球形截面屏蔽盒的低频磁屏蔽效能球形截面屏蔽盒的低频磁屏蔽效能 v球形截面屏蔽盒屏蔽效能球形截面屏蔽盒屏蔽效能v其中其中内、外半径的平均值内、外半径的平均值43专业课计算屏蔽效能的电路方法计算屏蔽效能的电路方法v屏蔽分析的第二方法：电路方法屏蔽分析的第二方法：电路方法v1968年年的的论论屏屏蔽蔽的的专专刊刊上上收收集集了了有有关关磁磁场场、电电场场屏屏蔽的电路方法的早期论文。蔽的电路方法的早期论文。v电路方法的一个重要特点：在各个方面电路方法的一个重要特点：在各个方面考虑了屏蔽考虑了屏蔽结构的全部几何形状和尺寸结构的全部几何
30、形状和尺寸。例如，在低频范围内。例如，在低频范围内屏蔽结构的平面波屏蔽效能不仅是屏蔽体壁厚和材屏蔽结构的平面波屏蔽效能不仅是屏蔽体壁厚和材料的函数，而且是屏蔽结构的全部尺寸和几何形状料的函数，而且是屏蔽结构的全部尺寸和几何形状的函数。的函数。44专业课计算屏蔽效能的电路方法计算屏蔽效能的电路方法v均匀电场中的导体球壳问题的静态或准静态解均匀电场中的导体球壳问题的静态或准静态解v假假设设半半径径为为a的的导导体体球球壳壳置置于于一一个个外外加加均均匀匀静静电电场场 中，感应电荷如图所示，导体球壳内部没有电场。中，感应电荷如图所示，导体球壳内部没有电场。v可求得球壳外表面的感应电荷可求得球壳外表面
31、的感应电荷面密度为面密度为45专业课计算屏蔽效能的电路方法计算屏蔽效能的电路方法v在在每每个个半半球球上上对对电电荷荷面面密密度度积积分分，得得到到每每个个半半球上球上总的感应电荷大小总的感应电荷大小.46专业课计算屏蔽效能的电路方法计算屏蔽效能的电路方法v当外加电场随时间按正弦变化当外加电场随时间按正弦变化，即，即v则球壳表面的电荷也随时间按正弦变化，则球壳表面的电荷也随时间按正弦变化，47专业课计算屏蔽效能的电路方法计算屏蔽效能的电路方法v这这时时在在导导体体中中将将形形成成电电流流，球球壳壳内内的的电电场场不不再再等等于于零零。电电流流是是时时变变电电荷荷的的时时间间导导数数，则则流流经
32、经导体球赤道面的电流为导体球赤道面的电流为48专业课计算屏蔽效能的电路方法计算屏蔽效能的电路方法v在在低低频频情情况况，根根据据电电路路理理论论，位位于于导导体体球球赤赤道道面附近的导体环上的电压降为面附近的导体环上的电压降为v其中导体球赤道面附近的导体环的电阻为其中导体球赤道面附近的导体环的电阻为49专业课计算屏蔽效能的电路方法计算屏蔽效能的电路方法v将上面合并将上面合并v由由于于球球对对称称，在在赤赤道道面面附附近近的的等等位位面面平平行行于于赤赤道道面，所以，球心处的电场强度近似为面，所以，球心处的电场强度近似为v当当频频率率足足够够高高，集集肤肤深深度度小小于于导导体体球球壳壳的的壁壁
33、厚厚，则大部分电流在靠近球壳外表面的地方流动。则大部分电流在靠近球壳外表面的地方流动。50专业课计算屏蔽效能的电路方法计算屏蔽效能的电路方法v(1)对对于于高高频频情情况况：薄薄导导体体球球壳壳的的电电场场屏屏蔽蔽效效能能为为v(2)对对于于低低频频情情况况：薄薄导导体体球球壳壳的的电电场场屏屏蔽蔽效效能能为为51专业课屏蔽的平面波模型屏蔽的平面波模型v适合范围：适合范围：v适适合合屏屏蔽蔽结结构构的的尺尺寸寸远远大大于于骚骚扰扰场场的的波波长长且且屏屏蔽体之间的距离相对较大的情形。蔽体之间的距离相对较大的情形。52专业课屏蔽的平面波模型屏蔽的平面波模型v1、屏蔽体的有效传输系数、屏蔽体的有效
34、传输系数v分分析析垂垂直直入入射射到到单单层层无无限限大大有有限限厚厚度度媒媒质质上上的的均均匀平面波的有效传输系数。匀平面波的有效传输系数。v考虑不同电磁参数的考虑不同电磁参数的三层媒质构成的空间区域。三层媒质构成的空间区域。v各区域中平面电磁波的传播常数各区域中平面电磁波的传播常数v媒质的本征阻抗媒质的本征阻抗53专业课屏蔽的平面波模型屏蔽的平面波模型v(1)不不计计分分界界面面对对电电磁磁波波的的多多次次反反射射，单单层层屏屏蔽蔽体的有效传输系数为体的有效传输系数为v由于由于(注意：下标及坐标注意：下标及坐标0和和L）v因此因此v其中其中,透射系数透射系数54专业课屏蔽的平面波模型屏蔽的
35、平面波模型v(2)考考虑虑分分界界面面对对电电磁磁波波的的多多次次反反射射时时，界界面面为为零处沿正方向传播的第零处沿正方向传播的第i次反射波次反射波.v其中其中,反射系数反射系数55专业课屏蔽的平面波模型屏蔽的平面波模型v因因此此，区区域域2中中向向右右传传播播的的所所有有波波（在在x=0处处）的和为的和为v当当时，有时，有v分界面的分界面的多次反射效应体现于因子多次反射效应体现于因子56专业课屏蔽的平面波模型屏蔽的平面波模型v合合成成波波向向右右传传播播厚厚度度的的距距离离后后，然然后后透透过过区区域域2和区域和区域3的分界面，则的分界面，则v于是，单层屏蔽体的有效传输系数为于是，单层屏蔽
36、体的有效传输系数为57专业课屏蔽的平面波模型屏蔽的平面波模型v2、单层屏蔽体的屏蔽效能、单层屏蔽体的屏蔽效能v屏屏蔽蔽系系数数为为屏屏蔽蔽区区域域中中同同一一点点与与屏屏蔽蔽前前的的场场强强之之比，则电场和磁场的屏蔽系数为比，则电场和磁场的屏蔽系数为v无无限限大大平平板板对对垂垂直直入入射射均均匀匀平平面面波波电电场场及及磁磁场场的的屏蔽效能为屏蔽效能为v当当区区域域1和和区区域域3媒媒质质相相同同，则则电电场场和和磁磁场场的的屏屏蔽效能相等。蔽效能相等。58专业课屏蔽的平面波模型屏蔽的平面波模型3、多层平板屏蔽体的屏蔽效能、多层平板屏蔽体的屏蔽效能v电场的透射系数为电场的透射系数为v磁场的透
37、射系数为磁场的透射系数为v一一般般情情况况，上上式式电电场场和和磁磁场场透透射射系系数数不不相相等等，在在左边区域和右边区域媒质相同时，才相等。左边区域和右边区域媒质相同时，才相等。59专业课电磁屏蔽效能的电磁屏蔽效能的解析法解析法v一定厚度的导体平板两侧为自由空间，一定厚度的导体平板两侧为自由空间，v单层对于无限大平面均匀屏蔽体的屏蔽效能用单层对于无限大平面均匀屏蔽体的屏蔽效能用下式确定：下式确定：vvv其中：其中：R：反射损耗；：反射损耗；vA：吸收损耗；：吸收损耗；vB：多次反射修正因子：多次反射修正因子60专业课电磁屏蔽效能的计算电磁屏蔽效能的计算v均匀材料特性阻抗：均匀材料特性阻抗：
38、vZm=j/( +j)0.5 :材料的导磁率；材料的导磁率； ：角频率；：角频率； ：材料的电导率；：材料的电导率； ：材料的介电常数。：材料的介电常数。v远区场自由空间波阻抗：远区场自由空间波阻抗：vZw=E/H=( 0/ 0)0.5=120 =377 v近区场波阻抗（电场为主）近区场波阻抗（电场为主）:Zwe=1/j0rv近区场波阻抗（磁场为主）近区场波阻抗（磁场为主）vZwm=j0r61专业课电磁屏蔽效能的电磁屏蔽效能的解析法解析法v其中其中v良导体良导体v则有吸收损耗则有吸收损耗v反射损耗反射损耗v多次反射损耗多次反射损耗62专业课电磁屏蔽效能的电磁屏蔽效能的解析法解析法v吸吸收收损损
39、耗耗、多多次次反反射射损损耗耗与与衰衰减减常常数数和和屏屏蔽蔽体体厚厚度的乘积相关。度的乘积相关。1、吸收损耗吸收损耗工程为了计算方便，将吸收损耗重新改写为工程为了计算方便，将吸收损耗重新改写为式式中中，有有屏屏蔽蔽体体的的厚厚度度，屏屏蔽蔽体体的的相相对对磁磁导导率率，屏蔽体相对于铜的电导率。屏蔽体相对于铜的电导率。v通过上式，可根据所要求的吸收衰减量求出屏蔽通过上式，可根据所要求的吸收衰减量求出屏蔽体的厚度，即体的厚度，即dB63专业课电磁屏蔽效能的电磁屏蔽效能的解析法解析法2、反射损耗反射损耗v由由于于自自由由空空间间的的波波阻阻抗抗比比金金属属屏屏蔽蔽体体的的波波阻阻抗抗大大得得多，即
40、多，即v反射损耗可简化为反射损耗可简化为v由由于于自自由由空空间间的的波波阻阻抗抗在在不不同同类类型型的的场场源源和和场场区区中中，其数值是不一样的其数值是不一样的.64专业课电磁屏蔽效能的电磁屏蔽效能的解析法解析法(a)远区平面波的波阻抗为远区平面波的波阻抗为(b)近区电场的波阻抗为近区电场的波阻抗为(c)近区磁场的波阻抗为近区磁场的波阻抗为65专业课电磁屏蔽效能的电磁屏蔽效能的解析法解析法(d)金属屏蔽（良导体的）波阻抗金属屏蔽（良导体的）波阻抗v对于铜对于铜v对于任意的良导体有对于任意的良导体有66专业课电磁屏蔽效能的电磁屏蔽效能的解析法解析法由以上波阻抗，可得到由以上波阻抗，可得到()
41、远场区的平面波反射损耗远场区的平面波反射损耗()近场区的电场反射损耗近场区的电场反射损耗()近场区的磁场反射损耗近场区的磁场反射损耗dBdBdB67专业课电磁屏蔽效能的电磁屏蔽效能的解析法解析法通通过过上上面面表表示示的的反反射射损损耗耗，讨讨论论影影响响表表面面反反射射损耗的因素。损耗的因素。屏屏蔽蔽材材料料：屏屏蔽蔽材材料料的的电电导导率率越越高高，磁磁导导率率越越低低，反射损耗越大。反射损耗越大。场场源源特特性性：对对于于同同一一屏屏蔽蔽材材料料，不不同同的的场场源源特特性性有有不不同同的的反反射射损损耗耗。通通常常，磁磁场场反反射射损损耗耗小小于于平平面波反射损耗和电场反射损耗，即面波
42、反射损耗和电场反射损耗，即因因此此，从从可可靠靠性性考考虑虑，计计算算总总的的屏屏蔽蔽效效能能时时，应以磁场反射损耗代入计算。应以磁场反射损耗代入计算。68专业课电磁屏蔽效能的电磁屏蔽效能的解析法解析法场源至屏蔽体的距离：场源至屏蔽体的距离：平平面面波波的的反反射射损损耗耗与与距距离离无无关关，电电场场的的反反射射损损耗耗与与距距离离的的平平方方成成反反比比，磁磁场场的的反反射射损损耗耗与与距距离离的的平平方成正比。方成正比。频率：频率：平平面面波波的的反反射射损损耗耗与与频频率率的的一一次次方方成成反反比比，磁磁场场的的反反射射损损耗耗与与频频率率的的一一次次方方成成正正比比，电电场场的的反
43、反射射损损耗与频率的三次方成反比。耗与频率的三次方成反比。69专业课电磁屏蔽效能的电磁屏蔽效能的解析法解析法3、多次反射损耗、多次反射损耗l当当屏屏蔽蔽体体较较厚厚或或频频率率较较高高，屏屏蔽蔽体体吸吸收收损损耗耗较较大大，一一般般在在大大于于10分分贝贝时时，多多次次反反射射损损耗耗可忽略不计；可忽略不计；l当当屏屏蔽蔽体体较较薄薄或或频频率率较较低低，屏屏蔽蔽体体吸吸收收损损耗耗很很小小，一一般般在在小小于于10分分贝贝时时，多多次次反反射射损损耗耗必须考虑。必须考虑。70专业课孔缝电磁泄漏孔缝电磁泄漏机箱常见的孔缝：机箱常见的孔缝：v接缝处的缝隙；接缝处的缝隙；v通风散热孔；通风散热孔；
44、v表头、数字显示窗；表头、数字显示窗；v电源开关、操作按键；电源开关、操作按键；v电源线、信号线安装孔。电源线、信号线安装孔。71专业课非实心型屏蔽体效能的计算非实心型屏蔽体效能的计算v对于非实心型屏蔽体是在电气上存在不连续的屏对于非实心型屏蔽体是在电气上存在不连续的屏蔽体，称为非实心型屏蔽体。比如：打过孔的机蔽体，称为非实心型屏蔽体。比如：打过孔的机箱、接过缝的导体等在物理实现上具有不连续边箱、接过缝的导体等在物理实现上具有不连续边界的导体。界的导体。v此时的屏蔽效能计算式为：此时的屏蔽效能计算式为：vvSE=20lg|H0/H|72专业课几种实用的屏蔽技术几种实用的屏蔽技术v双层屏蔽（实心
45、型屏蔽）双层屏蔽（实心型屏蔽）v如果要求屏蔽体有很高的屏蔽如果要求屏蔽体有很高的屏蔽效能，采用双层屏蔽来实现。效能，采用双层屏蔽来实现。v在双层屏蔽中，两屏蔽体相互在双层屏蔽中，两屏蔽体相互平行，场源在第一屏蔽层左侧，平行，场源在第一屏蔽层左侧，屏蔽区在第二屏蔽层右侧。屏蔽区在第二屏蔽层右侧。第第一一屏屏蔽蔽层层A第第二二屏屏蔽蔽层层73专业课几种实用的屏蔽技术几种实用的屏蔽技术v薄膜屏蔽薄膜屏蔽v在屏蔽设备外利用喷涂、真空沉积、粘帖等技术包在屏蔽设备外利用喷涂、真空沉积、粘帖等技术包覆一层覆一层导电薄膜导电薄膜。v设该导电薄膜的厚度为设该导电薄膜的厚度为t，电磁波在导电薄膜中传播，电磁波在导
46、电薄膜中传播时的波长为时的波长为 ，若，若t /4，则称这种屏蔽层为薄膜屏，则称这种屏蔽层为薄膜屏蔽。蔽。v当当t /4时，时，屏蔽效能将随频率升高而增加屏蔽效能将随频率升高而增加，因为当，因为当薄膜厚度增加时，屏蔽层的吸收损耗增加。薄膜厚度增加时，屏蔽层的吸收损耗增加。74专业课(1)金属板缝隙的电磁泄漏金属板缝隙的电磁泄漏v缝缝隙隙的的等等效效阻阻抗抗为为电电阻阻性性元元件件和电容性元件并联组成和电容性元件并联组成。因因存存在在电电容容性性元元件件，接接缝缝阻阻抗抗随随频频率率减减小小，其其屏屏蔽蔽效效能能也也随随之减小。之减小。v设设缝缝隙隙长长度度为为无无限限长长，缝缝隙隙宽宽度度为为
47、g，金金属属板板的的厚厚度度为为t。根根据据波波导导理理论论，缝缝隙隙中中的的波波阻阻抗抗大大于于自自由由空空间间的的波波阻阻抗抗，在在缝缝隙隙入入口口处处由由于于波波阻阻抗抗的的突突变变，导导致致反反射射损损耗耗，同同时时在在缝缝隙隙内内传输时也产生传输损耗。传输时也产生传输损耗。因因此此，缝缝隙隙的的总总损损耗耗为为反反射射损损耗和传输损耗耗和传输损耗。75专业课金属板缝隙的电磁泄漏金属板缝隙的电磁泄漏v通常磁场泄漏的影响比电场泄漏的影响大通常磁场泄漏的影响比电场泄漏的影响大.v因此，着重研究减少磁场的泄漏因此，着重研究减少磁场的泄漏.v通过金属板上无限长缝隙泄漏的磁场为通过金属板上无限长
48、缝隙泄漏的磁场为v其其中中，分分别别为为金金属属板板前前、后后侧侧面面的的磁磁场场强强度度。通过缝隙的吸收损耗为通过缝隙的吸收损耗为vg为缝隙宽度为缝隙宽度(cm),t为金属板的厚度为金属板的厚度.76专业课金属板缝隙的电磁泄漏金属板缝隙的电磁泄漏v设缝隙波阻抗与自由空间波阻抗的比值为设缝隙波阻抗与自由空间波阻抗的比值为则反射损耗为则反射损耗为v得到缝隙总的屏蔽效能为得到缝隙总的屏蔽效能为v设缝隙波阻抗与自由空间波阻抗的比值为设缝隙波阻抗与自由空间波阻抗的比值为k,近场近场磁场中磁场中,r为缝隙离场源的距离为缝隙离场源的距离.远场远场平面波电磁场中平面波电磁场中,f为骚扰源的频率为骚扰源的频率
49、MHz77专业课(2) 金属板孔隙的电磁泄漏金属板孔隙的电磁泄漏 v散热孔、导线引入、引出孔等，形成空隙的电磁泄散热孔、导线引入、引出孔等，形成空隙的电磁泄漏。漏。v屏蔽体中孔隙导致的电磁泄漏屏蔽体中孔隙导致的电磁泄漏主要依赖：孔隙的最大线性尺主要依赖：孔隙的最大线性尺寸，波阻抗，骚扰源的频率。寸，波阻抗，骚扰源的频率。78专业课金属板孔隙的电磁泄漏金属板孔隙的电磁泄漏 v每个圆孔的面积为每个圆孔的面积为q，每个矩形孔的面积为，每个矩形孔的面积为Q，屏蔽，屏蔽板的整体面积为板的整体面积为F。v设金属屏蔽板外侧表面的磁场为设金属屏蔽板外侧表面的磁场为 ,v通过孔隙泄漏到内部空间的磁场为通过孔隙泄
50、漏到内部空间的磁场为.v则孔隙的传输系数如下：则孔隙的传输系数如下：v对于圆孔对于圆孔79专业课v对于矩形孔对于矩形孔v电电磁磁波波透透过过屏屏蔽蔽有有两两个个途途径径：透透过过屏屏蔽蔽体体的的传传输输和和透过屏蔽体上的孔隙的传输。透过屏蔽体上的孔隙的传输。v则具有孔隙的金属板的总传输系数为则具有孔隙的金属板的总传输系数为80专业课v总的屏蔽效能为总的屏蔽效能为v孔隙大，则总的屏蔽效能很低。孔隙大，则总的屏蔽效能很低。v在相同面积的情况下在相同面积的情况下:缝隙比孔隙的电磁泄漏严重缝隙比孔隙的电磁泄漏严重;矩形孔比圆形孔的电磁泄漏严重矩形孔比圆形孔的电磁泄漏严重.81专业课(3)截止波导式通风
51、孔截止波导式通风孔v带带空空隙隙的的金金属属板板、金金属属网网对对超超频频以以上上的的频频率率基基本本上上没有屏蔽效果。没有屏蔽效果。v对对于于超超高高频频以以上上的的频频率率，将将采采用用截截止止波波导导管管进进行行屏屏蔽。蔽。v波波导导管管实实质质上上是是一一个个高高通通滤滤波波器器，它它对对在在其其截截止止频频率以下的所有频率都具有衰减作用。率以下的所有频率都具有衰减作用。v作作为为截截止止波波导导管管，其其长长度度比比其其横横截截面面直直径径或或最最大大线线性尺寸要大三倍以上。性尺寸要大三倍以上。82专业课截止波导式通风孔截止波导式通风孔v当当电磁波频率低于波导截止频率时，电磁波在电磁
52、波频率低于波导截止频率时，电磁波在传输中将产生很大的衰减传输中将产生很大的衰减。v截止波导通风孔：就是利用波导传输的这一特截止波导通风孔：就是利用波导传输的这一特性制成。能有效地抑制波导截止频率以下的电性制成。能有效地抑制波导截止频率以下的电磁波泄漏。磁波泄漏。v截止波导管通常有圆形截面、矩形截面和六角截止波导管通常有圆形截面、矩形截面和六角形。形。83专业课截止波导式通风孔截止波导式通风孔v波导截止频率与波导的结构、尺寸有关：波导截止频率与波导的结构、尺寸有关：v矩形波导：矩形波导：具有最大截止波长的传播模式是具有最大截止波长的传播模式是TE10，其截止，其截止频率为：频率为：(GHz)其中
53、其中b：矩形波导宽边的尺寸（：矩形波导宽边的尺寸（cm）84专业课截止波导式通风孔截止波导式通风孔v圆形波导：圆形波导：具有最大截止波长的传播模式是具有最大截止波长的传播模式是TE11，其截止，其截止频率为：频率为：(GHz)其中其中d：为圆形波导的内直径（：为圆形波导的内直径（cm）v六角形波导六角形波导的截止频率的截止频率(GHz)其中其中W：六角形波导内壁的外接圆直径（：六角形波导内壁的外接圆直径（cm）85专业课波导管的屏蔽效能波导管的屏蔽效能 v电电磁磁场场从从波波导导管管的的一一端端到到另另一一端端的的衰衰减减与与波波导导管的长度成正比，即屏蔽效能为管的长度成正比，即屏蔽效能为v当
54、当时时v圆形波导管的屏蔽效能圆形波导管的屏蔽效能v(dB)86专业课波导管的屏蔽效能波导管的屏蔽效能 v矩形波导管的屏蔽效能矩形波导管的屏蔽效能v(dB)v六角形波导管的屏蔽效能六角形波导管的屏蔽效能v(dB)87专业课 截止波导管的屏蔽效能截止波导管的屏蔽效能v实际上，在进行电子设备的结构实际上，在进行电子设备的结构设计时，为设计时，为获得足够大的通风流获得足够大的通风流量量，总是把很多根截止波导排列，总是把很多根截止波导排列成一组截止波导通风孔阵。还可成一组截止波导通风孔阵。还可以采用双层错位叠置的蜂窝状通以采用双层错位叠置的蜂窝状通风板。风板。v可以可以增大通风面积及通风量增大通风面积及
55、通风量，满，满足散热要求，提高屏蔽效能。足散热要求，提高屏蔽效能。88专业课设计截止波导管设计截止波导管 v(1)根据骚扰场的根据骚扰场的最高频率来确定波导管的截止频率，最高频率来确定波导管的截止频率，使使 ，一般取一般取。v(2)根据圆形波导管或矩形波导管根据圆形波导管或矩形波导管的截止频率计算其的截止频率计算其横截面的内尺寸。横截面的内尺寸。v(3)由由屏蔽效能计算截止波导管的长度屏蔽效能计算截止波导管的长度，一般要求，一般要求。89专业课(4)孔阵的电磁屏蔽效能孔阵的电磁屏蔽效能 v用打孔金属板作通风孔：它是在金属板上打许用打孔金属板作通风孔：它是在金属板上打许多阵列小孔，达到既能通风散
56、热、又不致过多多阵列小孔，达到既能通风散热、又不致过多泄漏电磁能量的目的。这样，使较大的通风孔泄漏电磁能量的目的。这样，使较大的通风孔的孔径减小，屏蔽效能提高。的孔径减小，屏蔽效能提高。v打孔的方法：可以在屏蔽体上直接打孔，也可打孔的方法：可以在屏蔽体上直接打孔，也可以将打好孔的金属板安装在屏蔽体上。孔眼有以将打好孔的金属板安装在屏蔽体上。孔眼有方形、圆形。方形、圆形。90专业课孔阵的电磁屏蔽效能孔阵的电磁屏蔽效能v在矩形板、圆形板上有小圆形孔和小方孔。在矩形板、圆形板上有小圆形孔和小方孔。v其中，其中，D圆形板的直径，圆形板的直径，L为矩形板的长或宽。为矩形板的长或宽。vc表示小圆形孔和小方
57、孔的间距，表示小圆形孔和小方孔的间距，vd表示小圆形孔的直径，表示小圆形孔的直径，b为小方孔的边长。为小方孔的边长。91专业课孔阵的电磁屏蔽效能孔阵的电磁屏蔽效能v(1)矩形板矩形板上的上的小圆孔小圆孔阵列阵列v电场的屏蔽效能电场的屏蔽效能v磁场的屏蔽效能磁场的屏蔽效能92专业课孔阵的电磁屏蔽效能孔阵的电磁屏蔽效能v(2)圆形板圆形板上的上的小圆孔小圆孔阵列阵列v电场的屏蔽效能电场的屏蔽效能v磁场的屏蔽效能磁场的屏蔽效能93专业课孔阵的电磁屏蔽效能孔阵的电磁屏蔽效能v(3)矩形板矩形板上的上的小方孔小方孔阵列阵列v电场的屏蔽效能电场的屏蔽效能v磁场的屏蔽效能磁场的屏蔽效能94专业课孔阵的电磁屏
58、蔽效能孔阵的电磁屏蔽效能v(4)圆形板圆形板上的上的小方孔小方孔阵列阵列v电场的屏蔽效能电场的屏蔽效能v磁场的屏蔽效能磁场的屏蔽效能v上述公式适用范围：上述公式适用范围：v式式中中第第一一项项代代表表通通过过屏屏蔽蔽壳壳体体上上的的空空隙隙的的电电磁磁泄泄漏漏.v第第二二项项代代表表每每个个孔孔隙隙作作为为截截止止波波导导管管时时的的厚厚度修正系数。度修正系数。95专业课(5) 通风窗孔的屏蔽通风窗孔的屏蔽v通风孔屏蔽通风孔屏蔽v大部分屏蔽外壳需在热密度大的电子设备的机壳大部分屏蔽外壳需在热密度大的电子设备的机壳开通风孔。此时破坏了屏蔽结构的完整性，须进开通风孔。此时破坏了屏蔽结构的完整性，须
59、进行处理或安装电磁防护罩。行处理或安装电磁防护罩。v在通风孔上加金属丝网罩：将大面积的通风孔通在通风孔上加金属丝网罩：将大面积的通风孔通过网丝构成的许多小孔来减小电磁泄漏。金属丝过网丝构成的许多小孔来减小电磁泄漏。金属丝网罩的屏蔽作用主要靠反射损耗。网罩的屏蔽作用主要靠反射损耗。v丝网的网孔越密、网丝越粗、网丝的导电性越好，丝网的网孔越密、网丝越粗、网丝的导电性越好，屏蔽性能越好。屏蔽性能越好。v同时网孔越密、网丝越粗，对空气的阻力就越大。同时网孔越密、网丝越粗，对空气的阻力就越大。当频率高于当频率高于100MHz时，屏蔽效能显著下降，此时，屏蔽效能显著下降，此时可以采取双层屏蔽网或多层复式屏
60、蔽网时可以采取双层屏蔽网或多层复式屏蔽网.96专业课通风窗孔的屏蔽通风窗孔的屏蔽v影响通风窗口屏蔽效能的因素：影响通风窗口屏蔽效能的因素：v场源特性场源特性v场源频率场源频率v屏蔽体至场源的距离屏蔽体至场源的距离v窗口面积、窗口形状窗口面积、窗口形状v屏蔽体的材料特性和屏蔽体厚度屏蔽体的材料特性和屏蔽体厚度97专业课通风窗孔的屏蔽通风窗孔的屏蔽v通风窗口的屏蔽效能为通风窗口的屏蔽效能为v前前三三项项分分别别为为实实心心型型屏屏蔽蔽体体的的屏屏蔽蔽效效能能计计算算中中的的吸吸收损耗、反射损耗和多次反射损耗。收损耗、反射损耗和多次反射损耗。v后三项为针对非实心型屏蔽引入的修正项后三项为针对非实心型
61、屏蔽引入的修正项.98专业课通风窗孔的屏蔽通风窗孔的屏蔽v(1)孔的吸收损耗孔的吸收损耗v当当入入射射电电磁磁波波的的频频率率远远小小于于截截止止波波导导管管的的的的截截止止频频率时，孔隙可看作为截止波导管。率时，孔隙可看作为截止波导管。v矩形孔隙矩形孔隙的吸收损耗（屏蔽效能）的吸收损耗（屏蔽效能）v圆形圆形波导管的屏蔽效能波导管的屏蔽效能99专业课通风窗孔的屏蔽通风窗孔的屏蔽v(2)孔的反射损耗孔的反射损耗v其取决于孔隙的形状和入射波阻抗其取决于孔隙的形状和入射波阻抗v其其中中，K为为孔孔隙隙内内的的波波阻阻抗抗与与自自由由空空间间波波阻阻抗抗之比之比v矩形孔矩形孔近区：近区：磁场磁场;电场
62、电场远区：平面波远区：平面波v圆形孔圆形孔近区：近区：磁场磁场;电场电场远区：平面波远区：平面波100专业课通风窗孔的屏蔽通风窗孔的屏蔽v(3)多次反射损耗多次反射损耗v当当A15dB，多次反射损耗可忽略不计；，多次反射损耗可忽略不计；vA15dB，多次反射损耗为，多次反射损耗为101专业课通风窗孔的屏蔽通风窗孔的屏蔽v(4)单位面积内孔隙数的修正系数单位面积内孔隙数的修正系数k1屏蔽体上的许多孔将使屏蔽效能恶化，当骚扰源至屏蔽体上的许多孔将使屏蔽效能恶化，当骚扰源至屏蔽体的距离远大于孔间距时，按下式的计算与孔屏蔽体的距离远大于孔间距时，按下式的计算与孔隙有关的修正项隙有关的修正项.s为每个孔
63、隙的面积为每个孔隙的面积(cm2)n每平方厘米内的孔隙数每平方厘米内的孔隙数102专业课通风窗孔的屏蔽通风窗孔的屏蔽v(5)低频穿透修正系数低频穿透修正系数k2v低频时金属的集肤深度大，从而电磁场将穿透导体低频时金属的集肤深度大，从而电磁场将穿透导体并出现在屏蔽体反面，则修正并出现在屏蔽体反面，则修正对于金属网：对于金属网：多孔隙金属板：多孔隙金属板：103专业课通风窗孔的屏蔽通风窗孔的屏蔽v(6)邻近窗孔相互耦合的修正系数邻近窗孔相互耦合的修正系数k3v当屏蔽体上的孔隙分别很密，孔间相互耦合趋向于当屏蔽体上的孔隙分别很密，孔间相互耦合趋向于增加整个孔结构的阻抗，导致总屏蔽效能有所增加增加整个
64、孔结构的阻抗，导致总屏蔽效能有所增加.修正如下修正如下A为前面已计算出的吸收损耗为前面已计算出的吸收损耗.104专业课电磁屏蔽设计要点电磁屏蔽设计要点v1、确定屏蔽效能：、确定屏蔽效能：在设计之前，根据设备和电路的要求，提出在设计之前，根据设备和电路的要求，提出确保正常运行所需屏蔽效能值。确保正常运行所需屏蔽效能值。v2、确定屏蔽类型：、确定屏蔽类型：对于屏蔽要求不高的设备可以采用导电塑料对于屏蔽要求不高的设备可以采用导电塑料制成的机壳来屏蔽或是薄膜屏蔽。制成的机壳来屏蔽或是薄膜屏蔽。若屏蔽要求高，则采用金属板作单层屏蔽，若屏蔽要求高，则采用金属板作单层屏蔽，更高的可以采取双层或多层屏蔽。更高
65、的可以采取双层或多层屏蔽。105专业课电磁屏蔽设计要点电磁屏蔽设计要点v3、进行屏蔽结构的完整性设计、进行屏蔽结构的完整性设计对屏蔽的要求往往与系统的其它方面发生矛对屏蔽的要求往往与系统的其它方面发生矛盾时盾时.例如例如,通风散热需要有孔洞通风散热需要有孔洞;加工时必须加工时必须存在缝要应用有关非实心屏蔽的设计来抑制存在缝要应用有关非实心屏蔽的设计来抑制因存在电气不连续性而产生的电磁泄漏，达因存在电气不连续性而产生的电磁泄漏，达到完善屏蔽设计的目的。到完善屏蔽设计的目的。另一个问题是：要校核屏蔽体是否存在谐振，另一个问题是：要校核屏蔽体是否存在谐振，在射频范围内在射频范围内,一个屏蔽体可能成为
66、具有一一个屏蔽体可能成为具有一系列固有频率的谐振腔系列固有频率的谐振腔.当干扰波频率与屏蔽体某一固有频率一致时当干扰波频率与屏蔽体某一固有频率一致时,屏蔽体产生谐振现象屏蔽体产生谐振现象,将引起屏蔽效能大大将引起屏蔽效能大大下降。下降。106专业课电磁屏蔽设计要点电磁屏蔽设计要点v根据屏蔽体谐振频率计算公式来校核：根据屏蔽体谐振频率计算公式来校核：式中式中,为屏蔽体谐振频率（为屏蔽体谐振频率（MHz）a,b,c:正整数正整数l,w,h:分别为矩形屏蔽体的长宽高。分别为矩形屏蔽体的长宽高。可以通过校核应保证所设计的屏蔽体，在工可以通过校核应保证所设计的屏蔽体，在工作频段内无谐振点。作频段内无谐振点。107专业课
