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第四章 电磁屏蔽技术

第四章 电磁屏蔽技术. 屏蔽材料的选择 实际屏蔽体的设计. 电磁屏蔽. 屏蔽后的场强 E 2. 屏蔽前的场强 E 1. 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 ( E 1 / E 2 ) dB. 实心材料屏蔽效能的计算. 入射波. SE ＝ R1 ＋ R2 ＋ A ＋ B. ＝ R ＋ A ＋ B. B. 场强. 吸收损耗 A. R1. R2. 距离. 吸收损耗的计算. . 0.37E 0. 入射电磁波 E 0.

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第四章 电磁屏蔽技术

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Presentation Transcript

  1. 第四章 电磁屏蔽技术 • 屏蔽材料的选择 • 实际屏蔽体的设计

  2. 电磁屏蔽 屏蔽后的场强E2 屏蔽前的场强E1 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

  3. 实心材料屏蔽效能的计算 入射波 SE ＝ R1 ＋ R2 ＋ A＋B ＝ R＋ A＋B B 场强 吸收损耗A R1 R2 距离

  4. 吸收损耗的计算  0.37E0 入射电磁波E0 剩余电磁波E1 E1 = E0e-t/ t A ＝ 20 lg ( E0 / E1 ) = 20 lg ( e t /  ) dB A ＝ 8.69 ( t /  ) dB A = 3.34 t  f rr dB

  5. 趋肤深度举例

  6. 反射损耗 远场：377 ZW 近场：取决于源的阻抗 R ＝ 20 lg 4 Zs ZS = 3.68 10-7 f r/r 同一种材料的阻抗随频率变 反射损耗与波阻抗有关，波阻抗越高，则反射损耗越大。

  7. 不同电磁波的反射损耗 377 远场: R ＝ 20 lg 4 Zs 4500 dB 电场: R ＝ 20 lg D f Zs 2 D f 磁场: R ＝ 20 lg Zs Zs = 屏蔽体阻抗， D = 屏蔽体到源的距离（m） f = 电磁波的频率（MHz）

  8. 影响反射损耗的因素 R(dB) 靠近辐射源 电场r = 1 m r = 30 m 150 平面波 r = 30 m 磁场 r = 1 m 靠近辐射源 0.1k 1k 10k 100k 1M 10M 100M f 3 108 / 2r

  9. 综合屏蔽效能 (0.5mm铝板) 屏蔽效能（dB） 250 电场波 r = 0.5 m 高频时 电磁波种类 的影响很小 平面波 150 磁场波 r = 0.5 m 0 频率 0.1k 1k 10k 100k 1M 10M

  10. 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，可以忽略 • 对于电场波，可以忽略

  11. 怎样屏蔽低频磁场？ 低频 吸收损耗小 低频磁场 反射损耗小 磁场 高导电材料 高导电材料 高导磁材料

  12. 高导磁率材料的磁旁路效果 H0 R0 Rs H1 Rs SE = 1 + R0/RS H0 H1 R0

  13. 低频磁场屏蔽产品

  14. 磁屏蔽材料的频率特性 r 103 坡莫合金 15 金属 10 镍钢 5 冷轧钢 1 0.01 0.1 1.0 10 100 kHz

  15. 磁导率随场强的变化 磁通密度 B 饱和  = B / H 最大磁导率 起始磁导率 磁场强度 H

  16. 强磁场的屏蔽 高导磁率材料：饱和 低导磁率材料：屏效不够 高导磁率材料 低导磁率材料

  17. 加工的影响 100 跌落前 80 60 跌落后 40 20 10 100 1k 10k

  18. 良好电磁屏蔽的关键因素 没有穿过屏 蔽体的导体 屏蔽体 导电连续 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 屏蔽效能高的屏蔽体

  19. 实际屏蔽体的问题 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 通风口 显示窗 键盘 调节旋钮 指示灯 电缆插座

  20. 远场区孔洞的屏蔽效能  H L L SE = 100 – 20lgL – 20lg f + 20lg（1 + 2.3lg(L/H)) = 0 dB 若 L  / 2

  21. 孔洞在近场区的屏蔽效能 若ZC （7.9/Df）：（说明是电场源） SE = 48 + 20lg 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！）

  22. 缝隙的泄漏 低频起主要作用 高频起主要作用

  23. 缝隙的处理 电磁密封衬垫 缝隙

  24. 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(不同表面涂覆层的) • 螺旋管衬垫(不锈钢的和镀锡铍铜的) • 导电布

  25. 指形簧片

  26. 螺旋管电磁密封衬垫

  27. 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）

  28. 电磁密封衬垫的安装方法 绝缘漆 环境密封

  29. 截止波导管 损耗 截止频率 截止区 fc 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。

  30. 截止波导管的屏效 吸收损耗 圆形截止波导： 32 t / d 矩形截止波导： 27.2 t / l 反射损耗： 远场区计算公式 近场区计算公式 + 截止波导管 屏蔽效能 = 孔洞计算屏蔽效能公式

  31. 截止波导管的损耗

  32. 截止波导管的设计步骤 孔洞的泄漏不能满足屏蔽要求SE 由SE 确定截止波导管的长度 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 5f

  33. 显示窗/器件的处理 滤波器 屏蔽窗 隔离舱 滤波器

  34. 操作器件的处理 屏蔽体上栽上截止波导管 用隔离舱将操作器件隔离出 屏蔽体上开小孔

  35. 通风口的处理 截止波导通风板 穿孔金属板

  36. 贯通导体的处理

  37. 屏蔽电缆穿过屏蔽机箱的方法 在内部可将电缆延伸 屏蔽互套 表面做导电清洁处理，保持360度连接 注意防腐 屏蔽体边界 与电缆套360度搭接 屏蔽电缆

  38. 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

  39. 搭接不良的滤波器 实际干扰电流路径 预期干扰电流路径 滤波器接地阻抗

  40. 搭接不良的机箱 航天飞行器上的搭接阻抗要小于2.5m! V I

  41. 搭接阻抗的测量 搭接阻抗 Z = V / I 机柜 I V ~ 频率 寄生电容 导线电感 并联谐振点

  42. 不同的搭接条

  43. 频率不同搭接方式不同

  44. 搭接面的腐蚀 I II IV III

  45. 搭接点的保护

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