電磁兼容之屏蔽

1、楊繼深 2002年4月第三章 電磁屏蔽技術(shù) 屏蔽材料的選擇 實(shí)際屏蔽體的設(shè)計(jì)楊繼深 2002年4月電磁屏蔽屏蔽前的場(chǎng)強(qiáng)E1屏蔽后的場(chǎng)強(qiáng)E2對(duì)電磁波產(chǎn)生衰減的作用就是電磁屏蔽,電磁屏蔽作用的大小用屏蔽效能度量: SE = 20 lg ( E1/ E2 ) dB 楊繼深 2002年4月實(shí)心材料屏蔽效能的計(jì)算入射波場(chǎng)強(qiáng)距離吸收損耗AR1R2SE R1 R2 AB R ABB楊繼深 2002年4月波阻抗的概念波阻抗電場(chǎng)為主電場(chǎng)為主 E 1/ r3 H 1 / r2磁場(chǎng)為主磁場(chǎng)為主 H 1/ r3 E 1/ r2平面波平面波 E 1/ r H 1/ r377/ 2到觀測(cè)點(diǎn)距離 rE/H楊繼深 2002年

2、4月吸收損耗的計(jì)算t入射電磁波E0剩余電磁波E1E1 = E0e-t/ A 20 lg ( E0 / E1 ) = 20 lg ( e t / ) dB0.37E0 A 8.69 ( t / ) dBA = 3.34 t f rr dB楊繼深 2002年4月趨膚深度舉例楊繼深 2002年4月反射損耗 R 20 lgZW4 Zs反射損耗與波阻抗有關(guān)，波阻抗越高，則反射損耗反射損耗與波阻抗有關(guān)，波阻抗越高，則反射損耗越大。越大。ZS = 3.68 10-7 f r/r遠(yuǎn)場(chǎng)：377近場(chǎng)：取決于源的阻抗同一種材料的阻抗隨頻率變楊繼深 2002年4月不同電磁波的反射損耗遠(yuǎn)場(chǎng): R 20 lg3774 Z

3、s4500Zs = 屏蔽體阻抗， D = 屏蔽體到源的距離（m）f = 電磁波的頻率（MHz）2 D fD f Zs Zs電場(chǎng): R 20 lg磁場(chǎng): R 20 lgdB楊繼深 2002年4月影響反射損耗的因素150 0.1k 1k 10k 100k 1M 10M 100M平面波3 108 / 2rfR(dB)r = 30 m 電場(chǎng)r = 1 m靠近輻射源r = 30 m磁場(chǎng) r = 1 m靠近輻射源楊繼深 2002年4月綜合屏蔽效能 (0.5mm鋁板)150250平面波平面波00.1k 1k 10k 100k 1M 10M高頻時(shí)高頻時(shí)電磁波種類電磁波種類的影響很小的影響很小電場(chǎng)波電場(chǎng)波 r

4、= 0.5 m磁場(chǎng)波磁場(chǎng)波 r = 0.5 m屏蔽效能（dB）頻率楊繼深 2002年4月多次反射修正因子的計(jì)算電磁波在屏蔽體內(nèi)多次反射，會(huì)引起附加的電磁泄漏，因此要對(duì)前面的計(jì)算進(jìn)行修正。B = 20 lg ( 1 - e -2 t / )說(shuō)明：說(shuō)明： B為負(fù)值，其作用是減小屏蔽效能為負(fù)值，其作用是減小屏蔽效能 當(dāng)趨膚深度與屏蔽體的厚度相當(dāng)時(shí)，可以忽略當(dāng)趨膚深度與屏蔽體的厚度相當(dāng)時(shí)，可以忽略 對(duì)于電場(chǎng)波，可以忽略對(duì)于電場(chǎng)波，可以忽略楊繼深 2002年4月怎樣屏蔽低頻磁場(chǎng)？低頻磁場(chǎng)低頻磁場(chǎng)吸收損耗小反射損耗小高導(dǎo)電材料高導(dǎo)磁材料高導(dǎo)電材料楊繼深 2002年4月高導(dǎo)磁率材料的磁旁路效果H0H1H0R

5、sR0H1R0RsSE = 1 + R0/RS楊繼深 2002年4月低頻磁場(chǎng)屏蔽產(chǎn)品楊繼深 2002年4月磁屏蔽材料的頻率特性151015坡莫合金坡莫合金 金屬金屬鎳鋼鎳鋼冷軋鋼冷軋鋼 0.01 0.1 1.0 10 100 kHzr 103楊繼深 2002年4月磁導(dǎo)率隨場(chǎng)強(qiáng)的變化磁通密度 B 磁場(chǎng)強(qiáng)度 H飽和起始磁導(dǎo)率最大磁導(dǎo)率 = B / H楊繼深 2002年4月強(qiáng)磁場(chǎng)的屏蔽高導(dǎo)磁率材料：飽和低導(dǎo)磁率材料：屏效不夠低導(dǎo)磁率材料低導(dǎo)磁率材料高導(dǎo)磁率材料楊繼深 2002年4月加工的影響2040608010010 100 1k 10k跌落前跌落后楊繼深 2002年4月良好電磁屏蔽的關(guān)鍵因素屏蔽體

6、屏蔽體導(dǎo)電連續(xù)導(dǎo)電連續(xù)沒(méi)有穿過(guò)屏沒(méi)有穿過(guò)屏蔽體的導(dǎo)體蔽體的導(dǎo)體屏蔽效能高的屏蔽體屏蔽效能高的屏蔽體不要忘記：不要忘記：選擇適當(dāng)?shù)钠帘尾牧夏阒绬幔号c屏蔽體接地與否無(wú)關(guān)楊繼深 2002年4月實(shí)際屏蔽體的問(wèn)題通風(fēng)口顯示窗鍵盤指示燈電纜插座調(diào)節(jié)旋鈕實(shí)際機(jī)箱上有許多泄漏源：不同部分結(jié)合處的縫隙通風(fēng)口、顯示窗、按鍵、指示燈、電纜線、電源線等電源線縫隙楊繼深 2002年4月遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)孔洞的屏蔽效能LLSE = 100 20lgL 20lg f + 20lg（1 + 2.3lg(L/H) = 0 dB 若 L / 2H楊繼深 2002年4月孔洞在近場(chǎng)區(qū)的屏蔽效能若若ZC （7.9/Df）：（說(shuō)明是電場(chǎng)源）：（說(shuō)

7、明是電場(chǎng)源）SE = 48 + 20lg ZC 20lg L f + 20lg ( 1 + 2.3lg (L/H) )若若ZC （7.9/Df）：（說(shuō)明是磁場(chǎng)源）：（說(shuō)明是磁場(chǎng)源）SE = 20lg ( D/L) + 20lg (1 + 2.3lg (L/H) ) （注意：對(duì)于磁場(chǎng)源，屏效與頻率無(wú)關(guān)?。ㄗ⒁猓簩?duì)于磁場(chǎng)源，屏效與頻率無(wú)關(guān)?。罾^深 2002年4月縫隙的泄漏低頻起主要作用低頻起主要作用高頻起主要作用高頻起主要作用楊繼深 2002年4月縫隙的處理電磁密封襯墊縫隙楊繼深 2002年4月電磁密封襯墊的種類 金屬絲網(wǎng)襯墊(帶橡膠芯的和空心的)導(dǎo)電橡膠(不同導(dǎo)電填充物的)指形簧片(不同表面

8、涂覆層的)螺旋管襯墊(不銹鋼的和鍍錫鈹銅的)導(dǎo)電布楊繼深 2002年4月指形簧片楊繼深 2002年4月螺旋管電磁密封襯墊楊繼深 2002年4月電磁密封襯墊的主要參數(shù) 屏蔽效能 (關(guān)系到總體屏蔽效能) 回彈力（關(guān)系到蓋板的剛度和螺釘間距） 最小密封壓力（關(guān)系到最小壓縮量）最大形變量（關(guān)系到最大壓縮量） 壓縮永久形變（關(guān)系到允許蓋板開(kāi)關(guān)次數(shù)） 電化學(xué)相容性（關(guān)系到屏蔽效能的穩(wěn)定性）楊繼深 2002年4月電磁密封襯墊的安裝方法絕緣漆環(huán)境密封楊繼深 2002年4月截止波導(dǎo)管損耗頻率fc截止頻率頻率高的電磁波能通過(guò)波導(dǎo)管，頻率低的電磁波損耗很大！工作在截止區(qū)的波導(dǎo)管叫截止波導(dǎo)。截止區(qū)楊繼深 2002年4

9、月截止波導(dǎo)管的屏效截止波導(dǎo)管 屏蔽效能=反射損耗：遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)計(jì)算公式近場(chǎng)區(qū)計(jì)算公式+吸收損耗圓形截止波導(dǎo)：32 t / d矩形截止波導(dǎo)：27.2 t / l孔洞計(jì)算屏蔽效能公式楊繼深 2002年4月截止波導(dǎo)管的損耗楊繼深 2002年4月截止波導(dǎo)管的設(shè)計(jì)步驟孔洞的泄漏不能滿足屏蔽要求SE 確定截止波導(dǎo)管的截面形狀 確定要屏蔽的最高的頻率 f 確定波導(dǎo)管的截止頻率 fc 計(jì)算截止波導(dǎo)管的截面尺寸 由SE 確定截止波導(dǎo)管的長(zhǎng)度 5f楊繼深 2002年4月顯示窗/器件的處理隔離艙濾波器屏蔽窗濾波器楊繼深 2002年4月操作器件的處理屏蔽體上開(kāi)小孔屏蔽體上栽上截止波導(dǎo)管用隔離艙將操作器件隔離出楊繼深 200

10、2年4月通風(fēng)口的處理穿孔金屬板截止波導(dǎo)通風(fēng)板楊繼深 2002年4月貫通導(dǎo)體的處理?xiàng)罾^深 2002年4月屏蔽電纜穿過(guò)屏蔽機(jī)箱的方法在內(nèi)部可將電纜延伸在內(nèi)部可將電纜延伸表面做導(dǎo)電清潔處理，保持表面做導(dǎo)電清潔處理，保持360度連接度連接注意防腐注意防腐屏蔽互套屏蔽互套屏蔽體邊界屏蔽體邊界屏蔽電纜屏蔽電纜與電纜套與電纜套360度搭接度搭接楊繼深 2002年4月搭接 電子設(shè)備中，金屬部件之間的低阻抗連接稱為搭接。例如：電纜屏蔽層與機(jī)箱之間搭接屏蔽體上不同部分之間的搭接 濾波器與機(jī)箱之間的搭接 不同機(jī)箱之間的地線搭接楊繼深 2002年4月搭接不良的濾波器濾波器接地阻抗預(yù)期干擾電流路徑實(shí)際干擾電流路徑楊繼深 2002年4月搭接不良的機(jī)箱VI航天飛行器上的搭接阻抗要小于2.5m!楊繼深 2002年4月搭接阻抗的測(cè)量機(jī)柜搭接阻抗頻率寄生電容導(dǎo)線電感并聯(lián)諧振點(diǎn)VIZ = V / I楊繼深 2002年4月不同的搭接條楊繼深 2002年4月頻率不同搭接方式不同楊繼深 2002年4月搭接面的腐蝕金屬 電極電位 金屬 電極電位 鎂 / 鎂合金