電磁屏蔽技術(shù)

1、第四章 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)電磁屏蔽屏蔽前的場強(qiáng)E1屏蔽后的場強(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 實(shí)心材料屏蔽效能的計(jì)算入射波場強(qiáng)距離吸收損耗AR1R2SE R1 R2 AB R ABB波阻抗的概念波阻抗電場為主電場為主 E 1/ r3 H 1 / r2磁場為主磁場為主 H 1/ r3 E 1/ r2平面波平面波 E 1/ r H 1/ r377/ 2到觀測點(diǎn)距離 rE/H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 )

2、 = 20 lg ( e t / ) dB0.37E0 A 8.69 ( t / ) dBA = 3.34 t f rr dB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：377近場：取決于源的阻抗同一種材料的阻抗隨頻率變不同電磁波的反射損耗遠(yuǎn)場: R 20 lg3774 Zs4500Zs = 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: R 20 lg磁場: R 20 lgdB影響反射損耗的因素

3、150 0.1k 1k 10k 100k 1M 10M 100M平面波3 108 / 2rfR(dB)r = 30 m 電場r = 1 m靠近輻射源r = 30 m磁場 r = 1 m靠近輻射源綜合屏蔽效能 (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波電場波 r = 0.5 m磁場波磁場波 r = 0.5 m屏蔽效能（dB）頻率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 / )說明：說明： B

4、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)于電場波，可以忽略對(duì)于電場波，可以忽略怎樣屏蔽低頻磁場？低頻磁場低頻磁場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)電材料高導(dǎo)磁率材料的磁旁路效果H0H1H0RsR0H1R0RsSE = 1 + R0/RS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磁導(dǎo)率隨場強(qiáng)的變化磁通密度 B 磁場強(qiáng)度 H飽和起始磁導(dǎo)率最大磁導(dǎo)率 = B / H強(qiáng)磁場的屏蔽高導(dǎo)磁率材料：飽和低

5、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)磁率材料加工的影響2040608010010 100 1k 10k跌落前跌落后良好電磁屏蔽的關(guān)鍵因素屏蔽體屏蔽體導(dǎo)電連續(xù)導(dǎo)電連續(xù)沒有穿過屏沒有穿過屏蔽體的導(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屏蔽體接地與否無關(guān)實(shí)際屏蔽體的問題通風(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遠(yuǎn)場區(qū)孔洞的屏蔽效能LLSE = 100 20lgL 20lg f + 20lg（1 + 2.3lg(L/H) = 0 dB

6、若 L / 2H孔洞在近場區(qū)的屏蔽效能若若ZC （7.9/Df）：（說明是電場源）：（說明是電場源）SE = 48 + 20lg ZC 20lg L f + 20lg ( 1 + 2.3lg (L/H) )若若ZC （7.9/Df）：（說明是磁場源）：（說明是磁場源）SE = 20lg ( D/L) + 20lg (1 + 2.3lg (L/H) ) （注意：對(duì)于磁場源，屏效與頻率無關(guān)?。ㄗ⒁猓簩?duì)于磁場源，屏效與頻率無關(guān)?。┛p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縫隙的處理電磁密封襯墊縫隙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

7、的)指形簧片(不同表面涂覆層的)螺旋管襯墊(不銹鋼的和鍍錫鈹銅的)導(dǎo)電布n任何導(dǎo)電的彈性材料都可以做為電磁密封襯墊用。但電磁密封襯墊必須具有較好的抗腐蝕性。n金屬絲網(wǎng)襯墊：金屬絲網(wǎng)襯墊：這是一種最常用的電磁密封材料。從結(jié)構(gòu)上分，有全金屬絲、空心和橡膠芯等三種。常用的金屬絲材料為：蒙乃爾合金、鈹銅、鍍錫鋼絲等。其屏蔽性能為：低頻時(shí)的屏蔽效能較高，高頻時(shí)屏蔽效能較低。一般用在1GHz以下的場合 。n主要優(yōu)點(diǎn)主要優(yōu)點(diǎn) / 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：價(jià)格低，過量壓縮時(shí)不易損壞 / 高頻屏蔽效能較低。n導(dǎo)電橡膠：導(dǎo)電橡膠：通常用在有環(huán)境密封要求的場合。從結(jié)構(gòu)上分，有條材和板材兩種，條形材又分為空心和實(shí)心兩種。板材則有

8、不同的厚度。材料為：硅橡膠中摻入銅粉、鋁粉、銀粉、鍍銅銀粉、鍍鋁鋁粉、鍍銀玻璃粉等。其屏蔽性能為：低頻時(shí)的屏蔽效能較低，而高頻時(shí)屏蔽效能較高。n主要優(yōu)點(diǎn)主要優(yōu)點(diǎn) / 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：同時(shí)提供電磁密封和環(huán)境密封 / 較硬，價(jià)格高，有時(shí)不能刺透金屬表面的氧化層，導(dǎo)致屏蔽效能很低。n指形簧片：指形簧片：通常用在接觸面滑動(dòng)接觸的場合。形狀繁多，材 料為鈹銅，但表面可做不同的涂覆。屏蔽性能為：高頻、低頻時(shí)的屏蔽效能都較高。n主要優(yōu)點(diǎn)主要優(yōu)點(diǎn) / 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：形變量大、屏蔽效能高、允許滑動(dòng)接觸 / 價(jià)格高n螺旋管襯墊：螺旋管襯墊：由鈹銅或不銹鋼帶材卷成的螺旋管，屏蔽效能高（所有電磁密封襯墊中屏蔽效能最高的）。

9、n主要優(yōu)點(diǎn)主要優(yōu)點(diǎn) / 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：價(jià)格低，屏蔽效能高 / 受到過量壓縮時(shí)，容易損壞。n導(dǎo)電布襯墊：導(dǎo)電布襯墊：導(dǎo)電布包裹上發(fā)泡橡膠芯構(gòu)成，一般為矩形，帶有背膠，安裝非常方便。 高低頻的屏蔽效能均較高。n主要優(yōu)點(diǎn)主要優(yōu)點(diǎn) / 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：價(jià)格低，過量壓縮時(shí)不易損壞、柔軟、具有一定的環(huán)境密封作用 / 頻繁摩擦?xí)p壞導(dǎo)電表層。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）電磁密封襯墊最主要的指標(biāo)n1) 導(dǎo)電性

10、：導(dǎo)電性：襯墊材料的導(dǎo)電性越好，電磁密封效果越好。需要注意的是，這里考慮的導(dǎo)電性不僅指直流電阻，而且還包括射頻阻抗。例如，金屬絲的直流電阻雖然很小，但是射頻阻抗卻很大。因此，絲網(wǎng)密封墊的低頻屏蔽效能高，而高頻屏蔽效能低。n2) 回彈力：回彈力：每單位長度（或面積）襯墊上施加壓縮力所產(chǎn)生的襯墊壓縮量?；貜椓^大的襯墊要求面板的剛性較好，否則會(huì)在襯墊的回彈力作用下發(fā)生形變，產(chǎn)生更大的縫隙因此，設(shè)計(jì)屏蔽機(jī)箱時(shí)，要注意蓋板上的緊固螺釘?shù)拈g距要適當(dāng)，防止蓋板在襯墊的彈力作用下發(fā)生變形，產(chǎn)生更大的縫隙。n3)最小密封壓力：最小密封壓力：EMI襯墊必須具有足夠的形變量才能提供足夠的屏蔽效能。因此，必須保證襯

11、墊上有足夠的壓力。壓力太小，不僅屏蔽效能低，而且屏蔽效能對(duì)壓力很敏感，造成機(jī)箱的屏蔽效能不穩(wěn)定。壓力過大會(huì)造成襯墊的損壞。使襯墊具有預(yù)期的屏蔽效能所需要的最小壓力稱為最小密封壓力。對(duì)于實(shí)際使用中的襯墊，在最大縫隙處施加給襯墊的壓力要大于最小密封壓力。n4)壓縮永久形變：壓縮永久形變：有些襯墊在外力消除后，并不能恢復(fù)到原來的形狀，這成為壓縮永久形變。如果縫隙是永久封閉的，即裝好襯墊后不在打開，則壓縮永久形變無關(guān)緊要；但如果縫隙是頻繁打開/關(guān)閉的，則壓縮永久形變的指標(biāo)非常關(guān)鍵。n5) 襯墊的厚度：襯墊的厚度：襯墊的厚度必須滿足在最大縫隙處，能受到最小密封壓力。n6) 電化學(xué)相容性：電化學(xué)相容性：不同金屬的接觸面上由于金屬電位的差別，在電解液存在的環(huán)境下，會(huì)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生的鹽化物是半導(dǎo)體，這會(huì)降低結(jié)合處的導(dǎo)電性，同時(shí)會(huì)引起額外的干擾。因此襯墊的材料與屏蔽基體的材料在電化學(xué)上要有一定的相容性，否則會(huì)很快發(fā)生腐蝕。有關(guān)細(xì)節(jié)可參考后面關(guān)于搭接點(diǎn)電化學(xué)腐蝕的討論。電磁密封襯墊的安裝方法絕緣漆環(huán)境密封截止波導(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)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)場區(qū)計(jì)算公式近場區(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