電磁屏蔽材料的選用和設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1、電磁屏蔽材料的選用和設(shè)計(jì)要點(diǎn)屏蔽就是對(duì)兩個(gè)空間區(qū)域之間進(jìn)行金屬的隔離,以限制電場(chǎng)、磁場(chǎng)和電磁波由一個(gè)區(qū)域?qū)α硪粋€(gè)區(qū)域的感應(yīng)和輻射.具體講,就是用屏蔽體將元部件、電路、組合件、電纜或整個(gè)系統(tǒng)的干擾源包圍起來,預(yù)防干擾電磁場(chǎng)向外擴(kuò)散；用屏蔽體將接收電路、設(shè)備或系統(tǒng)包圍起來,預(yù)防它們受到外界電磁場(chǎng)的影響.由于屏蔽體對(duì)來自導(dǎo)線、電纜、元部件、電路或系統(tǒng)等外部的干擾電磁波和內(nèi)部電磁波均起著吸收能量(渦流損耗)、反射能量(電磁波在屏蔽體上的界面反射)和抵消能量(電磁感應(yīng)在屏蔽層上產(chǎn)生反向電磁場(chǎng),可抵消局部干擾電磁波)的作用,所以屏蔽體具有減弱干擾的功能.(1)當(dāng)干擾電磁場(chǎng)的頻率較高時(shí),利用低電阻率的金屬材

2、料中產(chǎn)生的渦流,形成對(duì)外來電磁波的抵消作用,從而到達(dá)屏蔽的效果.(2)當(dāng)干擾電磁波的頻率較低時(shí),要采用高導(dǎo)磁率的材料,從而使磁力線限制在屏蔽體內(nèi)部,預(yù)防擴(kuò)散到屏蔽的空間去.(3)在莫些場(chǎng)合下,如果要求對(duì)高頻和低頻電磁場(chǎng)都具有良好的屏蔽效果時(shí),往往采用不同的金屬材料組成多層屏蔽體.許多人不了解電磁屏蔽的原理,認(rèn)為只要用金屬做一個(gè)箱子,然后將箱子接地,就能夠起到電磁屏蔽的作用.在這種概念指導(dǎo)下結(jié)果是失敗.由于,電磁屏蔽與屏蔽體接地與否并沒有關(guān)系.真正影響屏蔽體屏蔽效能的只有兩個(gè)因素：一個(gè)是整個(gè)屏蔽體外表必須是導(dǎo)電連續(xù)的,另一個(gè)是不能有直接穿透屏蔽體的導(dǎo)體.屏蔽體上有很多導(dǎo)電不連續(xù)點(diǎn),最主要的一類是

3、屏蔽體不同局部結(jié)合處形成的不導(dǎo)電縫隙.這些不導(dǎo)電的縫隙就產(chǎn)生了電磁泄漏,如同流體會(huì)沉著器上的縫隙上泄漏一樣.解決這種泄漏的一個(gè)方法是在縫隙處填充導(dǎo)電彈性材料,消除不導(dǎo)電點(diǎn).這就像在流體容器的縫隙處填充橡膠的道理一樣.這種彈性導(dǎo)電填充材料就是電磁密封襯墊.在許多文獻(xiàn)中將電磁屏蔽體比喻成液體密封容器,似乎只有當(dāng)用導(dǎo)電彈性材料將縫隙密封到滴水不漏的程度才能夠預(yù)防電磁波泄漏.實(shí)際上這是不確切的.由于縫隙或孔洞是否會(huì)泄漏電磁波,取決于縫隙或孔洞相對(duì)于電磁波波長(zhǎng)的尺寸.當(dāng)波長(zhǎng)遠(yuǎn)大于開口尺寸時(shí),并不會(huì)產(chǎn)生明顯的泄漏.因此,當(dāng)干擾的頻率較高時(shí),這時(shí)波長(zhǎng)較短,就需要使用電磁密封襯墊.具體說,當(dāng)干擾的頻率超過10

4、MHz時(shí),就要考慮使用電磁密封襯墊.但凡有彈性且導(dǎo)電良好的材料都可以用做電磁密封襯墊.根據(jù)這個(gè)原理制造的電磁密封襯墊有：導(dǎo)電橡膠：在硅橡膠內(nèi)填充占總重量7080%比例的金屬顆粒,如銀粉、銅粉、鋁粉、鍍銀銅粉、鍍銀鋁粉、鍍銀玻璃球等.這種材料保存一局部硅橡膠良好彈性的特性,同時(shí)具有較好的導(dǎo)電性.金屬編織網(wǎng)：用鉞銅絲、蒙乃爾絲或不銹鋼絲編織成管狀長(zhǎng)條,外形很像屏蔽電纜的屏蔽層.但它的編織方法與電纜屏蔽層不同,電纜屏蔽層是用多根線編成的,而這種屏蔽襯墊是由一根線織成的.打個(gè)形象的比喻,就像毛衣的袖子一樣.為了增強(qiáng)金屬網(wǎng)的彈性,有時(shí)在網(wǎng)管內(nèi)參加橡膠芯.指形簧片：鉞銅制成的簧片,具有很好的彈性和導(dǎo)電性.

5、導(dǎo)電性和彈性.多重導(dǎo)電橡膠：由兩層橡膠構(gòu)成,內(nèi)層是普通硅橡膠,外層是導(dǎo)電橡膠.這種材料克服了傳統(tǒng)導(dǎo)電橡膠彈性差的缺點(diǎn),使橡膠的彈性得以充分表達(dá).它的原理有些像帶橡膠芯的金屬絲網(wǎng)條.選擇使用什么種類電磁密封襯墊時(shí)要考慮四個(gè)因素：屏蔽效能要求、有無環(huán)境密封要求、安裝結(jié)構(gòu)要求、本錢要求.不同襯墊材料的特點(diǎn)比擬,如表所示.屏蔽按機(jī)理可分為電場(chǎng)屏蔽、磁場(chǎng)屏蔽和電磁場(chǎng)屏蔽.1電場(chǎng)屏蔽【屏蔽機(jī)理】：將電場(chǎng)感應(yīng)看成分布電容問的耦合.【設(shè)計(jì)要點(diǎn)】：a、屏蔽板以靠近受保護(hù)物為好,而且屏蔽板的接地必須良好！b、屏蔽板的形狀對(duì)屏蔽效能的上下有明顯影響.全封閉的金屬盒最好,但工程中很難做到！c、屏蔽板的材料以良導(dǎo)體為好

6、,但對(duì)厚度無要求,只要有足夠的強(qiáng)度就可了.2磁場(chǎng)屏蔽磁場(chǎng)屏蔽通常是指對(duì)直流或低頻磁場(chǎng)的屏蔽,其效果比電場(chǎng)屏蔽和電磁場(chǎng)屏蔽要差的多.【屏蔽機(jī)理】：主要是依靠高導(dǎo)磁材料所具有的低磁阻,對(duì)磁通起著分路的作用,使得屏蔽體內(nèi)部的磁場(chǎng)大為減弱.【設(shè)計(jì)要點(diǎn)】：a、選用高導(dǎo)磁材料,如坡莫合金；b、增加屏蔽體的厚度；以上均是為了減小屏蔽體的磁阻；c、被屏蔽的物體不要安排在緊靠屏蔽體的位置上,以盡量減小通過被屏蔽物體體內(nèi)的磁通；d、注意屏蔽體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),凡接縫、通風(fēng)空等均可能增加屏蔽體的磁阻,從而降低屏蔽效果.e、對(duì)于強(qiáng)磁場(chǎng)的屏蔽可采用雙層磁屏蔽體的結(jié)構(gòu).對(duì)要屏蔽外部強(qiáng)磁場(chǎng)的,那么屏蔽體的外層選用不易飽和的材料,

7、如硅鋼；而內(nèi)部可選用容易到達(dá)飽和的高導(dǎo)磁材料,如坡莫合金等.反之,如果要屏蔽內(nèi)部強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí),那么材料的排列次序要到過來.在安裝內(nèi)外兩層屏蔽體時(shí),要注意彼此間的絕緣.當(dāng)沒有接地要求時(shí),可用絕緣材料做支撐件.假設(shè)需接地時(shí),可選用非鐵磁材料如銅、鋁做支撐件.3電磁場(chǎng)屏蔽電磁場(chǎng)屏蔽是利用屏蔽體阻止電磁場(chǎng)在空間傳播的一種舉措.【電磁場(chǎng)屏蔽的機(jī)理】：a、當(dāng)電磁波到達(dá)屏蔽體外表時(shí),由于空氣與金屬的交界面上阻抗的不連續(xù),對(duì)入射波產(chǎn)生的反射.這種反射不要求屏蔽材料必須有一定的厚度,只要求交界面上的不連續(xù)；b、未被外表反射掉而進(jìn)入屏蔽體的能量,在體內(nèi)向前傳播的過程中,被屏蔽材料所衰減.也就是所謂的吸收；c、在屏蔽體

8、內(nèi)尚未衰減掉的剩余能量,傳到材料的另一外表時(shí),遇到金屬-空氣阻抗不連續(xù)的交界面,會(huì)形成再次反射,并重新返回屏蔽體內(nèi).這種反射在兩個(gè)金屬的交界面上可能有屢次的反射.總之,電磁屏蔽體對(duì)電磁的衰減主要是基于電磁波的反射和電磁波的吸收.【吸收損耗】不同的材料、不同的材料厚度對(duì)于電磁波的吸收效果不一樣.可根據(jù)材料吸收損耗的列線圖得由.【反射損耗】分為三類：低阻抗磁場(chǎng)、高阻抗電場(chǎng)、平面波場(chǎng).其中低阻抗磁場(chǎng)和高阻抗電場(chǎng)的反射損耗列線圖計(jì)算方法相同,與金屬材料、頻率及輻射源到屏蔽體的距離有關(guān).對(duì)于平面波,波阻抗為一常數(shù),而與輻射源到屏蔽體的距離無關(guān),在列線圖中只需連接金屬材料和感興趣的頻率就可求由此時(shí)的反射損

9、耗值.4實(shí)際的電磁屏蔽體【結(jié)構(gòu)材料】a、適用于底板和機(jī)殼的材料大多數(shù)是良導(dǎo)體,如銅、鋁等,可以屏蔽電場(chǎng),主要的屏蔽機(jī)理是反射信號(hào)而不是吸收.b、對(duì)磁場(chǎng)的屏蔽需要鐵磁材料,如高導(dǎo)磁率合金和鐵.主要的屏蔽機(jī)理是吸收而不是反射.c、在強(qiáng)電磁環(huán)境中,要求材料能屏蔽電場(chǎng)和磁場(chǎng)兩種成分,因此需要結(jié)構(gòu)上完好的鐵磁材料.屏蔽效率直接受材料的厚度以及搭接和接地方法好壞的影響.D、對(duì)于塑料殼體,是在其內(nèi)壁噴涂屏蔽層,或在汽塑時(shí)摻入金屬纖維.必須盡量減少結(jié)構(gòu)的電氣不連續(xù)性,以便限制經(jīng)底板和機(jī)殼進(jìn)生的泄漏輻射.提升縫隙屏蔽效能的結(jié)構(gòu)舉措包括增加縫隙深度,減少縫隙長(zhǎng)度,在結(jié)合面上參加導(dǎo)電襯墊,在接縫處涂上導(dǎo)電涂料,縮短

10、螺釘間距離等.【搭接】a、在底板和機(jī)殼的每一條縫和不連續(xù)處要盡可能好的搭接.最壞的電搭接對(duì)殼體的的屏蔽效能起決定性作用.b、保證接縫處金屬對(duì)金屬的接觸,以防電磁能的泄漏和輻射.c、在可能的情況下,接縫應(yīng)焊接.在條件受限制的情況下,可用點(diǎn)焊、曉間距的鐘接和用螺釘來固定.d、在不加導(dǎo)電襯墊時(shí),螺釘間距一般應(yīng)小于最高工作頻率的1%,至少不大于1/20波長(zhǎng).e、用螺釘或鐘接進(jìn)行搭接時(shí),應(yīng)首先在縫的中部搭接好,然后逐漸向兩端延伸,以防金屬外表的彎曲.f、保證緊固方法有足夠的壓力,以便在有變形應(yīng)力、沖擊、震動(dòng)時(shí)保持外表接觸.g、在接縫不平整的地方,或在可移動(dòng)的面板等處,必須使用導(dǎo)電襯墊或指形彈簧材料.h、

11、選擇高導(dǎo)電率的和彈性好的襯墊.選擇襯墊時(shí)要考慮結(jié)合處所使用的頻率.i、選擇硬韌性材料做成的襯墊,以便劃破金屬上的任何外表j、保證同襯墊材料配合的金屬外表沒有任何非導(dǎo)電保護(hù)層.k、當(dāng)需要活動(dòng)接觸時(shí),使用指形壓簧,并要注意保持彈性指簧的壓力.1、導(dǎo)電橡膠襯墊用在鋁金屬外表時(shí),要注意電化腐蝕作用.純銀填料的橡膠或monel線性襯墊將由現(xiàn)最嚴(yán)重的電化腐蝕.銀鍍鋁填料的導(dǎo)電橡膠是鹽霧環(huán)境下用于鋁金屬配合外表的最好襯墊材料.以下是按優(yōu)先等級(jí)排列的各種襯墊.1金屬網(wǎng)射頻襯墊容易變形,壓力為1.4kg/cm時(shí),衰減為54dbo資料說明,頻率較低時(shí)衰減最大.用于永久密封較好,不適宜用于開與關(guān)的面板.2銅鍍合金有

12、很高的導(dǎo)電性和很好的抗腐蝕性.彈性好,最適合用于和活動(dòng)面板配合.可制成指條形、螺旋和鋸齒面.衰減為100db.3導(dǎo)電橡膠適用于只需名義上連接和少量螺釘?shù)牡胤?實(shí)現(xiàn)水汽密封和電氣密封經(jīng)1500C、48小時(shí)老化后,體電阻率為1020mo/cm(max).變形度限制值為25%.資料說明,頻率較高時(shí)衰減為最大.4導(dǎo)電蒙布在泡沫塑料上蒙一塊鍍銀編織物,形成一個(gè)軟襯墊,占去大局部疏松空間,主要為民用,適用于泡沫襯墊機(jī)柜和門板.【穿透和開口】a、要注意由于電纜穿過機(jī)殼使整體屏蔽效能降低的程度.典型的未濾波的導(dǎo)線穿過屏蔽體時(shí),屏蔽效能降低30db以上.b、電源線進(jìn)入機(jī)殼時(shí),全部應(yīng)通過濾波器盒.濾波器的輸入端最

13、好能穿由到屏蔽機(jī)殼外；假設(shè)濾波器結(jié)構(gòu)不宜穿生機(jī)殼,那么應(yīng)在電源線進(jìn)入機(jī)殼由專為濾波器設(shè)置一隔艙.c、信號(hào)線、限制線進(jìn)入/穿由機(jī)殼時(shí),要通過適當(dāng)?shù)臑V波器.具有濾波插針的多芯連接器適于這種場(chǎng)合使用.d、穿過屏蔽體的金屬限制軸,應(yīng)該用金屬觸片、接地螺母或射頻襯墊接地.也可不用接地的金屬軸,而用其它軸貫穿波導(dǎo)截止頻率比工作頻率高的園管來做限制軸.e、必須注意在截止波導(dǎo)孔內(nèi)貫穿金屬軸或?qū)Ь€時(shí)會(huì)嚴(yán)重降低屏蔽效能.f、當(dāng)要求使用對(duì)地絕緣的金屬限制軸時(shí),可用短的隱性限制軸,不調(diào)節(jié)時(shí),用螺帽或金屬襯墊彈性安裝帽蓋住.g、為保險(xiǎn)絲、插孔等加金屬帽.h、用導(dǎo)電襯墊和墊圈、螺母等實(shí)現(xiàn)鈕子開關(guān)防泄漏安裝.i、在屏蔽、通風(fēng)和強(qiáng)度要求高而質(zhì)量不苛刻時(shí),用蜂窩板屏蔽通風(fēng)口,最