第3章_屏蔽技術(shù)(2課時(shí))

1、第第3章章 屏蔽技術(shù)屏蔽技術(shù) 電磁兼容技術(shù)ElectroMagnetic Compatibility 第三章 屏蔽技術(shù)第第3章章 屏蔽技術(shù)屏蔽技術(shù) 一、概述一、概述二、電場屏蔽二、電場屏蔽三、磁場屏蔽三、磁場屏蔽四、電磁場屏蔽四、電磁場屏蔽五、屏蔽材料的特性五、屏蔽材料的特性六、屏蔽體結(jié)構(gòu)六、屏蔽體結(jié)構(gòu)七、孔縫泄露的抑制措施七、孔縫泄露的抑制措施八、屏蔽體設(shè)計(jì)八、屏蔽體設(shè)計(jì)2第第3章章 屏蔽技術(shù)屏蔽技術(shù) 3一、概述一、概述抑制以場的形式造成干擾的有效方法是抑制以場的形式造成干擾的有效方法是電磁屏蔽電磁屏蔽。所謂所謂電磁屏蔽電磁屏蔽就是以某種材料（導(dǎo)電或?qū)Т挪牧希┲瞥删褪且阅撤N材料（導(dǎo)電或?qū)Т挪?/p>

2、料）制成的屏蔽殼體（實(shí)體的或非實(shí)體的）將需要屏蔽的區(qū)域封的屏蔽殼體（實(shí)體的或非實(shí)體的）將需要屏蔽的區(qū)域封閉起來，形成電磁隔離，即其內(nèi)的電磁場不能越出這一閉起來，形成電磁隔離，即其內(nèi)的電磁場不能越出這一區(qū)域，而外來的輻射電磁場不能進(jìn)入這一區(qū)域（或者進(jìn)區(qū)域，而外來的輻射電磁場不能進(jìn)入這一區(qū)域（或者進(jìn)出該區(qū)域的電磁能量將受到很大的衰減）。出該區(qū)域的電磁能量將受到很大的衰減）。第第3章章 屏蔽技術(shù)屏蔽技術(shù) 41. 含義含義：用導(dǎo)電或?qū)Т挪牧现瞥傻钠帘误w將用導(dǎo)電或?qū)Т挪牧现瞥傻钠帘误w將電磁干擾能量限制在一定范圍內(nèi)電磁干擾能量限制在一定范圍內(nèi)。電子設(shè)備利用屏蔽體對電磁能流的反射、吸收和引導(dǎo)作用。利用屏蔽體

3、對電磁能流的反射、吸收和引導(dǎo)作用。第第3章章 屏蔽技術(shù)屏蔽技術(shù) 5第第3章章 屏蔽技術(shù)屏蔽技術(shù) 6第第3章章 屏蔽技術(shù)屏蔽技術(shù) 5. . 屏蔽效能屏蔽效能 屏蔽體的好壞用屏蔽效能來描述。屏蔽效能表現(xiàn)了屏蔽體的好壞用屏蔽效能來描述。屏蔽效能表現(xiàn)了屏蔽體對電磁波的衰減程度屏蔽體對電磁波的衰減程度。 為了定量的說明屏蔽性能的好壞，通常引入一個(gè)新為了定量的說明屏蔽性能的好壞，通常引入一個(gè)新的物理量的物理量屏蔽效能（屏蔽效能（SESE，Shielding Shielding Effectiveness)(Effectiveness)(簡稱屏效），它定義為屏蔽前某點(diǎn)的簡稱屏效），它定義為屏蔽前某點(diǎn)的場強(qiáng)與

4、屏蔽后該點(diǎn)場強(qiáng)之比。場強(qiáng)與屏蔽后該點(diǎn)場強(qiáng)之比。7第第3章章 屏蔽技術(shù)屏蔽技術(shù) 8第第3章章 屏蔽技術(shù)屏蔽技術(shù) 9無屏蔽場強(qiáng)無屏蔽場強(qiáng)有屏蔽場強(qiáng)有屏蔽場強(qiáng)屏蔽效能屏蔽效能 SE（dB）10120100140100016010000180100000110010000001120衰減量與屏蔽效能的關(guān)系第第3章章 屏蔽技術(shù)屏蔽技術(shù) 10機(jī)箱類型機(jī)箱類型屏蔽效能屏蔽效能 SE（dB）民用產(chǎn)品民用產(chǎn)品40以下以下軍用設(shè)備軍用設(shè)備60TEMPEST（瞬時(shí)電磁脈（瞬時(shí)電磁脈沖發(fā)射標(biāo)準(zhǔn)）設(shè)備沖發(fā)射標(biāo)準(zhǔn)）設(shè)備80屏蔽室、屏蔽艙屏蔽室、屏蔽艙100以上以上屏蔽效能的要求第第3章章 屏蔽技術(shù)屏蔽技術(shù) 11二、電場屏

5、蔽原理二、電場屏蔽原理 分類分類：靜電屏蔽、交變電場屏蔽：靜電屏蔽、交變電場屏蔽 電場屏蔽的作用電場屏蔽的作用：防止兩個(gè)設(shè)備（元件、部件）間的電容性：防止兩個(gè)設(shè)備（元件、部件）間的電容性 耦合干擾耦合干擾第第3章章 屏蔽技術(shù)屏蔽技術(shù) 121.1.靜電屏蔽靜電屏蔽電磁場理論表明，置于靜電場中的導(dǎo)體在靜電平衡的條件電磁場理論表明，置于靜電場中的導(dǎo)體在靜電平衡的條件下，具有下列性質(zhì)：下，具有下列性質(zhì)：p導(dǎo)體內(nèi)部任何一點(diǎn)的電場為零；導(dǎo)體內(nèi)部任何一點(diǎn)的電場為零；p導(dǎo)體表面任何一點(diǎn)的電場強(qiáng)度矢量的方向與該點(diǎn)的導(dǎo)導(dǎo)體表面任何一點(diǎn)的電場強(qiáng)度矢量的方向與該點(diǎn)的導(dǎo)體平面垂直體平面垂直；p整個(gè)導(dǎo)體是一個(gè)等位體；整個(gè)

6、導(dǎo)體是一個(gè)等位體；p導(dǎo)體內(nèi)部沒有靜電荷存在，電荷只能分布在導(dǎo)體的導(dǎo)體內(nèi)部沒有靜電荷存在，電荷只能分布在導(dǎo)體的表面上。表面上。第第3章章 屏蔽技術(shù)屏蔽技術(shù) 13(a)孤立帶電導(dǎo)體A(b)導(dǎo)體B包圍帶電導(dǎo)體A的情況(c)靜電屏蔽 如圖如圖(a)(a)所示，設(shè)一孤立導(dǎo)體所示，設(shè)一孤立導(dǎo)體A A帶有正電荷帶有正電荷, , 則其周圍有靜電場存在則其周圍有靜電場存在, , 電電力線是從導(dǎo)體力線是從導(dǎo)體A A向空間發(fā)散。向空間發(fā)散。 如果用一金屬球殼如果用一金屬球殼B B把導(dǎo)體把導(dǎo)體A A包圍起來包圍起來, , 如圖如圖(b)(b)所示所示, , 因?yàn)楦鶕?jù)靜電因?yàn)楦鶕?jù)靜電感應(yīng)原理感應(yīng)原理, , 金屬球殼內(nèi)壁

7、感應(yīng)有負(fù)電荷金屬球殼內(nèi)壁感應(yīng)有負(fù)電荷, , 球殼外壁感應(yīng)有正電荷。球殼外壁感應(yīng)有正電荷。 球殼外球殼外壁的正電荷總量等于球內(nèi)孤立導(dǎo)體的正電荷總量壁的正電荷總量等于球內(nèi)孤立導(dǎo)體的正電荷總量, , 所以金屬球沒有起到屏蔽所以金屬球沒有起到屏蔽作用。作用。 如果把金屬球外殼接地如果把金屬球外殼接地, , 如圖如圖(c)(c)所示所示, , 則球殼外壁的正電荷被引入地則球殼外壁的正電荷被引入地中中, , 球殼外壁電位為零球殼外壁電位為零, , 金屬球周圍就不再存在靜電場了金屬球周圍就不再存在靜電場了, , 可以認(rèn)為靜電場可以認(rèn)為靜電場被封閉在金屬球殼內(nèi)被封閉在金屬球殼內(nèi), , 金屬球殼對孤立導(dǎo)體起到了

8、電場屏蔽作用金屬球殼對孤立導(dǎo)體起到了電場屏蔽作用。第第3章章 屏蔽技術(shù)屏蔽技術(shù) 14 如果空間存在一靜電場如果空間存在一靜電場, , 把一金屬球殼放在把一金屬球殼放在該靜電場中。該靜電場中。 根據(jù)靜電感應(yīng)原理球殼外壁兩側(cè)分根據(jù)靜電感應(yīng)原理球殼外壁兩側(cè)分別感應(yīng)出等量的正負(fù)電荷別感應(yīng)出等量的正負(fù)電荷, , 其電力線分布如圖所示。其電力線分布如圖所示。 金屬球殼內(nèi)部沒有電荷金屬球殼內(nèi)部沒有電荷, , 是等電位的是等電位的, , 不不論球殼接地與否球殼內(nèi)部都不存在由外界感應(yīng)的靜論球殼接地與否球殼內(nèi)部都不存在由外界感應(yīng)的靜電場電場, , 所以金屬殼起到了屏蔽外界靜電場的作用所以金屬殼起到了屏蔽外界靜電場

9、的作用, , 這是這是被動屏蔽被動屏蔽的例子。的例子。 這里接地似乎并非靜電場屏蔽的必要條件這里接地似乎并非靜電場屏蔽的必要條件, , 但是在實(shí)際應(yīng)用中屏蔽殼體不可能是全封閉的但是在實(shí)際應(yīng)用中屏蔽殼體不可能是全封閉的, , 總總可能存在孔、縫等?？赡艽嬖诳住⒖p等。 如果如果不接地不接地，電力線就容易，電力線就容易通過孔縫侵入屏蔽殼體內(nèi)部通過孔縫侵入屏蔽殼體內(nèi)部, , 從而影響屏蔽性能從而影響屏蔽性能, , 所以金屬屏蔽體接地仍是靜電場屏蔽的必要條件。所以金屬屏蔽體接地仍是靜電場屏蔽的必要條件。 綜上可見，靜電屏蔽必須具有兩個(gè)基本要點(diǎn)：完整的屏蔽導(dǎo)體和良好的接地。第第3章章 屏蔽技術(shù)屏蔽技術(shù) 1

10、52. 2. 交變電場的屏蔽交變電場的屏蔽 交變電場的屏蔽原理是采用電路理論加交變電場的屏蔽原理是采用電路理論加以解釋較為方便、直觀以解釋較為方便、直觀, , 因?yàn)楦蓴_因?yàn)楦蓴_( (騷擾騷擾) )源與源與接收器之間的電場感應(yīng)耦合可用它們之間的接收器之間的電場感應(yīng)耦合可用它們之間的耦合電容進(jìn)行描述。耦合電容進(jìn)行描述。第第3章章 屏蔽技術(shù)屏蔽技術(shù) 16一、電磁屏蔽原理一、電磁屏蔽原理3.3.交變電場的屏蔽交變電場的屏蔽gs干擾源接收器CjUgZgZsUs(a)交變電場的耦合設(shè)干擾源設(shè)干擾源g g上有一交變電壓上有一交變電壓U Ug g，在其附近產(chǎn)生，在其附近產(chǎn)生交變電場，置于交變電場中的接收器交變

11、電場，置于交變電場中的接收器s s通過阻抗通過阻抗Z Zs s接地，干擾源對接收器的電場感應(yīng)耦合可以等效接地，干擾源對接收器的電場感應(yīng)耦合可以等效位分布電容位分布電容C Cj j的耦合，于是形成了的耦合，于是形成了U Ug g、Z Zg g、C Cj j和和Z Zs s構(gòu)成的耦合回路（四者構(gòu)成串聯(lián)回路），如右圖構(gòu)成的耦合回路（四者構(gòu)成串聯(lián)回路），如右圖所示。所示。接收器上產(chǎn)生的騷擾電壓Us為：11()jsssggjgsgsjj CZZUUUj C ZZZZj C干擾電壓Us的大小與耦合電容Cj的大小有關(guān)。第第3章章 屏蔽技術(shù)屏蔽技術(shù) 17一、電磁屏蔽原理一、電磁屏蔽原理3.3.交變電場的屏蔽交

12、變電場的屏蔽為了減少干擾源與接收器之間的交變?yōu)榱藴p少干擾源與接收器之間的交變電場耦合，可在兩者之間插入屏蔽體，電場耦合，可在兩者之間插入屏蔽體，如圖所示。插入屏蔽體后，原來的耦合如圖所示。插入屏蔽體后，原來的耦合電容電容C Cj j的作用現(xiàn)在變?yōu)轳詈想娙莸淖饔矛F(xiàn)在變?yōu)轳詈想娙軨 C1 1、C C2 2和和C C3 3的作用。由于干擾源與接收器之間插的作用。由于干擾源與接收器之間插入屏蔽體后，它們之間的直接耦合作用入屏蔽體后，它們之間的直接耦合作用非常小，所以耦合電容非常小，所以耦合電容C3C3可以忽略?？梢院雎?。設(shè)金屬屏蔽體對地阻抗為Z1，則屏蔽體上的感應(yīng)電壓為：ggUZZCjZCjU)(11

13、1111gs干擾源接收器C1UgZgZsUsC2C3Z1U1(b)有屏蔽時(shí)交變電場的耦合第第3章章 屏蔽技術(shù)屏蔽技術(shù) 18一、電磁屏蔽原理一、電磁屏蔽原理3.3.交變電場的屏蔽交變電場的屏蔽從而接收器上的感應(yīng)電壓為：從而接收器上的感應(yīng)電壓為：212121121111() 1() 1()ssssgsgj C ZUUj C ZZj C Zj C ZUj C ZZj C ZZgs干擾源接收器C1UgZgZsUsC2C3Z1U1(b)有屏蔽時(shí)交變電場的耦合由上式看出，要使由上式看出，要使U Us s減小，則必須使減小，則必須使Z Z1 1減小，減小，而而Z Z1 1為屏蔽體阻抗和接地線阻抗之和。為屏蔽

14、體阻抗和接地線阻抗之和。p屏蔽體必須選用導(dǎo)電性能好的材料，而且必須良好地接地。屏蔽體必須選用導(dǎo)電性能好的材料，而且必須良好地接地。p一般情況下，要求接地的接觸阻抗小于一般情況下，要求接地的接觸阻抗小于2m2m，比較嚴(yán)格的場合要求小于，比較嚴(yán)格的場合要求小于0.5m0.5m。p若屏蔽體不接地或接地不良，則由于若屏蔽體不接地或接地不良，則由于C1C1CjCj。這將導(dǎo)致加屏蔽體后，干擾。這將導(dǎo)致加屏蔽體后，干擾變得更大，這點(diǎn)應(yīng)注意變得更大，這點(diǎn)應(yīng)注意。第第3章章 屏蔽技術(shù)屏蔽技術(shù) 19第第3章章 屏蔽技術(shù)屏蔽技術(shù) 20三、磁場屏蔽三、磁場屏蔽磁場屏蔽是抑制噪聲源和敏感設(shè)備之間由于磁場耦合所產(chǎn)生的干擾

15、。磁場屏蔽是抑制噪聲源和敏感設(shè)備之間由于磁場耦合所產(chǎn)生的干擾。 磁場屏蔽必須對不同的頻率（磁場屏蔽必須對不同的頻率（低頻磁場屏蔽（低頻磁場屏蔽（f 100kHzf 100kHz）和高頻）和高頻磁場屏蔽磁場屏蔽）采取不同的措施。）采取不同的措施。 第第3章章 屏蔽技術(shù)屏蔽技術(shù) 21三、磁場屏蔽原理三、磁場屏蔽原理1.1.低頻磁場的屏蔽低頻磁場的屏蔽低頻（低頻（100kHz100kHz以下）磁場的屏蔽以下）磁場的屏蔽常用高磁導(dǎo)率的鐵磁材料（例如鐵、硅鋼常用高磁導(dǎo)率的鐵磁材料（例如鐵、硅鋼片、坡莫合金等），其原理是利用鐵磁材料的高磁導(dǎo)率對干擾磁場進(jìn)行分路。片、坡莫合金等），其原理是利用鐵磁材料的高磁

16、導(dǎo)率對干擾磁場進(jìn)行分路。SlRmSab 由上式可知，磁阻由上式可知，磁阻R Rm m與與成反比，導(dǎo)磁率成反比，導(dǎo)磁率越大，則磁阻越大，則磁阻R Rm m越小，越小，此時(shí)磁通主要沿著磁阻小的途徑形成回路此時(shí)磁通主要沿著磁阻小的途徑形成回路。 由于鐵磁材料的磁導(dǎo)率由于鐵磁材料的磁導(dǎo)率 比空氣的磁導(dǎo)率比空氣的磁導(dǎo)率0 0大的多，所以鐵磁材大的多，所以鐵磁材料置于磁場中時(shí)，磁通將主要通過鐵磁材料，而通過空氣的磁通將大料置于磁場中時(shí)，磁通將主要通過鐵磁材料，而通過空氣的磁通將大為減小，從而起到磁場屏蔽的作用。為減小，從而起到磁場屏蔽的作用。第第3章章 屏蔽技術(shù)屏蔽技術(shù) 22屏蔽原理：利用高磁導(dǎo)率的鐵磁材

17、料屏蔽原理：利用高磁導(dǎo)率的鐵磁材料( (例如鐵、硅鋼片，例如鐵、硅鋼片，其磁導(dǎo)率約為其磁導(dǎo)率約為 ）對騷擾磁場進(jìn)行分路，把磁）對騷擾磁場進(jìn)行分路，把磁力線集中在其內(nèi)部通過，限制在空氣中大量發(fā)散。力線集中在其內(nèi)部通過，限制在空氣中大量發(fā)散。H1R0RmH0H1H2第第3章章 屏蔽技術(shù)屏蔽技術(shù) 23一、電磁屏蔽原理一、電磁屏蔽原理2.2.低頻磁場的屏蔽低頻磁場的屏蔽開口或縫隙正確開口或縫隙不正確鐵磁材料（a）開口或縫隙正確開口或縫隙不正確鐵磁材料（b）結(jié)論：結(jié)論： 磁導(dǎo)率越高、截面積越大，則磁路的磁阻越小，集中在磁路中磁導(dǎo)率越高、截面積越大，則磁路的磁阻越小，集中在磁路中的磁通就越大，在空氣中的漏

18、磁通就大大減少。的磁通就越大，在空氣中的漏磁通就大大減少。 用鐵磁材料作的屏蔽罩，在垂直磁力線方向不應(yīng)開口或有縫用鐵磁材料作的屏蔽罩，在垂直磁力線方向不應(yīng)開口或有縫隙。因?yàn)槿艨p隙垂直于磁力線，則會切斷磁力線，使磁阻增大，隙。因?yàn)槿艨p隙垂直于磁力線，則會切斷磁力線，使磁阻增大，屏蔽效果變差。屏蔽效果變差。 第第3章章 屏蔽技術(shù)屏蔽技術(shù) 24一、電磁屏蔽原理一、電磁屏蔽原理2.2.低頻磁場的屏蔽低頻磁場的屏蔽 所用鐵磁材料的磁導(dǎo)率所用鐵磁材料的磁導(dǎo)率越高，屏蔽罩越厚，則磁阻越高，屏蔽罩越厚，則磁阻R Rm m越小，磁屏蔽越小，磁屏蔽效果越好。效果越好。使用鐵磁材料作屏蔽體時(shí)應(yīng)注意以下問題： 用鐵磁

19、材料做的屏蔽罩，在垂直磁力線方向不應(yīng)開口或有縫隙。因?yàn)橛描F磁材料做的屏蔽罩，在垂直磁力線方向不應(yīng)開口或有縫隙。因?yàn)槿艨p隙垂直于磁力線，則會切斷磁力線，使磁阻增大，屏蔽效果變差。若縫隙垂直于磁力線，則會切斷磁力線，使磁阻增大，屏蔽效果變差。 鐵磁材料的屏蔽不能用于高頻磁場的屏蔽。因?yàn)楦哳l時(shí)鐵磁材料中的鐵磁材料的屏蔽不能用于高頻磁場的屏蔽。因?yàn)楦哳l時(shí)鐵磁材料中的磁性損耗很大，導(dǎo)磁率明顯下降。磁性損耗很大，導(dǎo)磁率明顯下降。第第3章章 屏蔽技術(shù)屏蔽技術(shù) 25一、電磁屏蔽原理一、電磁屏蔽原理3.3.高頻磁場的屏蔽高頻磁場的屏蔽高頻磁場的屏蔽采用的是低電阻率的良導(dǎo)體材料，例如銅、鋁等高頻磁場的屏蔽采用的是

20、低電阻率的良導(dǎo)體材料，例如銅、鋁等。其其屏蔽原理屏蔽原理是利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象在屏蔽體表面所產(chǎn)生的渦流的反磁場是利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象在屏蔽體表面所產(chǎn)生的渦流的反磁場來達(dá)到屏蔽的目的，也就是說，利用了渦流反磁場對于原騷擾磁場的排來達(dá)到屏蔽的目的，也就是說，利用了渦流反磁場對于原騷擾磁場的排斥作用，來抑制或抵消屏蔽體外的磁場斥作用，來抑制或抵消屏蔽體外的磁場。反磁場高頻磁場渦流金屬板第第3章章 屏蔽技術(shù)屏蔽技術(shù) 26 屏蔽是利用感應(yīng)屏蔽是利用感應(yīng)渦流渦流的反磁場排斥原騷擾磁場而達(dá)的反磁場排斥原騷擾磁場而達(dá)到屏蔽的目的，渦電流的大小直接影響屏蔽效果。屏蔽到屏蔽的目的，渦電流的大小直接影響屏蔽效果。屏蔽體電阻

21、越小產(chǎn)生的感應(yīng)渦流越大而且屏蔽體自身的損耗體電阻越小產(chǎn)生的感應(yīng)渦流越大而且屏蔽體自身的損耗也越小。所以高頻磁屏蔽材料需用良導(dǎo)體。也越小。所以高頻磁屏蔽材料需用良導(dǎo)體。 注：因?yàn)楦哳l時(shí)鐵磁材料的磁性損耗注：因?yàn)楦哳l時(shí)鐵磁材料的磁性損耗( (包括磁滯損耗包括磁滯損耗和渦流損耗和渦流損耗) )很大，很大，導(dǎo)磁率明顯下降導(dǎo)磁率明顯下降。 鐵磁材料的屏蔽不適用于高頻磁場屏蔽。鐵磁材料的屏蔽不適用于高頻磁場屏蔽。 屏蔽盒上縫的方向必須順著渦流方向并且要盡可能地屏蔽盒上縫的方向必須順著渦流方向并且要盡可能地縮小縫的寬度。如果開縫切斷了渦流的通路則將大大影縮小縫的寬度。如果開縫切斷了渦流的通路則將大大影響金屬

22、盒的屏蔽效果。響金屬盒的屏蔽效果。第第3章章 屏蔽技術(shù)屏蔽技術(shù) 27一、電磁屏蔽原理一、電磁屏蔽原理3.3.高頻磁場的屏蔽高頻磁場的屏蔽開口或縫隙正確開口或縫隙不正確良導(dǎo)體材料（a）開口或縫隙正確開口或縫隙不正確良導(dǎo)體材料（b）MLLsrsUsIIs屏蔽線圈等效電路第第3章章 屏蔽技術(shù)屏蔽技術(shù) 28一、電磁屏蔽原理一、電磁屏蔽原理3.3.高頻磁場的屏蔽高頻磁場的屏蔽MLLsrsUsIIs屏蔽線圈等效電路I I為線圈的電流，為線圈的電流，M M為線圈與屏蔽盒間為線圈與屏蔽盒間的互感，的互感，r rs s、L Ls s為屏蔽盒的電阻及電感，為屏蔽盒的電阻及電感，I Is s為屏蔽盒上產(chǎn)生的渦流。為

23、屏蔽盒上產(chǎn)生的渦流。由上圖可以得出：由上圖可以得出：sssLjrMIjI第第3章章 屏蔽技術(shù)屏蔽技術(shù) 29一、電磁屏蔽原理一、電磁屏蔽原理3.3.高頻磁場的屏蔽高頻磁場的屏蔽（1）在高頻時(shí)）在高頻時(shí)很大，很大，rsLs。這是。這是Ls可以忽略可以忽略不計(jì)，則有：不計(jì)，則有：IrMjIssp 低頻時(shí)產(chǎn)生的渦流小，因此渦流反磁場也就不能完全排斥原騷擾磁場。低頻時(shí)產(chǎn)生的渦流小，因此渦流反磁場也就不能完全排斥原騷擾磁場。p所以該方式僅適用于高頻。所以該方式僅適用于高頻。第第3章章 屏蔽技術(shù)屏蔽技術(shù) 30（3 3）屏蔽體電阻）屏蔽體電阻r rs s越小，則產(chǎn)生的感應(yīng)渦流越大，而且屏蔽體越小，則產(chǎn)生的感應(yīng)

24、渦流越大，而且屏蔽體自身損耗也越小。所以，高頻磁屏蔽材料需用良導(dǎo)體，常用鋁、自身損耗也越小。所以，高頻磁屏蔽材料需用良導(dǎo)體，常用鋁、銅及銅鍍銀等。銅及銅鍍銀等。（4 4）由于高頻電流的集膚效應(yīng)，渦流僅在屏蔽盒的表面薄層）由于高頻電流的集膚效應(yīng)，渦流僅在屏蔽盒的表面薄層(0.2(0.20.8 mm)0.8 mm)流過，而屏蔽盒內(nèi)層被表面渦流所屏蔽，所以高頻流過，而屏蔽盒內(nèi)層被表面渦流所屏蔽，所以高頻屏蔽盒無須做得很厚。屏蔽盒無須做得很厚。（5 5）屏蔽盒在垂直于渦流的方向上不應(yīng)有縫隙或開口。因?yàn)榇怪保┢帘魏性诖怪庇跍u流的方向上不應(yīng)有縫隙或開口。因?yàn)榇怪庇跍u流的方向上有縫隙或開口，將切斷渦流。于渦

25、流的方向上有縫隙或開口，將切斷渦流。（6 6）磁場屏蔽盒是否接地不影響磁屏蔽效果。）磁場屏蔽盒是否接地不影響磁屏蔽效果。第第3章章 屏蔽技術(shù)屏蔽技術(shù) 31四四. .電磁屏蔽電磁屏蔽1、 時(shí)變電磁場中，電場和磁場總是同時(shí)存在的，通常所說的時(shí)變電磁場中，電場和磁場總是同時(shí)存在的，通常所說的屏蔽屏蔽，多指電磁屏蔽。電磁屏蔽是指同時(shí)抑制或削弱電場和磁場。多指電磁屏蔽。電磁屏蔽是指同時(shí)抑制或削弱電場和磁場。 電磁屏蔽一般也是指高頻交變電磁屏蔽電磁屏蔽一般也是指高頻交變電磁屏蔽(10kHz-40GHz)(10kHz-40GHz)。2 2、在頻率較低的近場區(qū)，近場隨著騷擾源的性質(zhì)不同，電場和磁場的、在頻率較

26、低的近場區(qū)，近場隨著騷擾源的性質(zhì)不同，電場和磁場的大小有很大差別。大小有很大差別。 高電壓小電流高電壓小電流騷擾源以電場為主，磁場騷擾較小（有時(shí)可忽略）。騷擾源以電場為主，磁場騷擾較?。ㄓ袝r(shí)可忽略）。 低電壓高電流低電壓高電流騷騷 擾擾 源源 以以 磁磁 場場 騷騷 擾擾 為為 主，電場騷擾較小。主，電場騷擾較小。3 3、隨著頻率增高，電磁輻射能力增加，產(chǎn)生輻射電磁場，并趨向于遠(yuǎn)、隨著頻率增高，電磁輻射能力增加，產(chǎn)生輻射電磁場，并趨向于遠(yuǎn)場騷擾。遠(yuǎn)場騷擾中的電場騷擾和磁場騷擾都不可忽略，因此需要將場騷擾。遠(yuǎn)場騷擾中的電場騷擾和磁場騷擾都不可忽略，因此需要將電場和磁場同時(shí)屏蔽，即電場和磁場同時(shí)屏

27、蔽，即電磁屏蔽電磁屏蔽。第第3章章 屏蔽技術(shù)屏蔽技術(shù) 32n設(shè)金屬平板左右兩側(cè)均為空氣，因而在左右兩個(gè)界面上出現(xiàn)波阻抗設(shè)金屬平板左右兩側(cè)均為空氣，因而在左右兩個(gè)界面上出現(xiàn)波阻抗突變，入射電磁波在界面上就產(chǎn)生反射和透射。突變，入射電磁波在界面上就產(chǎn)生反射和透射。n電磁能（波）的反射，是屏蔽體對電磁波衰減的第一種機(jī)理，稱為電磁能（波）的反射，是屏蔽體對電磁波衰減的第一種機(jī)理，稱為反射損耗反射損耗，用，用R R表示。表示。p 透射入金屬板內(nèi)繼續(xù)傳播，其場量透射入金屬板內(nèi)繼續(xù)傳播，其場量 振幅要按指數(shù)規(guī)律衰減。場量的衰振幅要按指數(shù)規(guī)律衰減。場量的衰 減反映了金屬板對透射入的電磁能減反映了金屬板對透射入

28、的電磁能 量的吸收，電磁波衰減的第二種機(jī)量的吸收，電磁波衰減的第二種機(jī) 理稱為理稱為吸收損耗吸收損耗，用，用A A表示表示p 在金屬板內(nèi)尚未衰減掉的剩余能量達(dá)到金屬右邊界面上時(shí)，又要發(fā)在金屬板內(nèi)尚未衰減掉的剩余能量達(dá)到金屬右邊界面上時(shí)，又要發(fā)生反射，并在金屬板的兩個(gè)界面之間來回多次反射。只有剩余的一小生反射，并在金屬板的兩個(gè)界面之間來回多次反射。只有剩余的一小部分電磁能量透過屏蔽的空間。電磁波衷減的第三種機(jī)理，稱為部分電磁能量透過屏蔽的空間。電磁波衷減的第三種機(jī)理，稱為多次多次反射修正因子反射修正因子，用，用B B表示表示。tRAB第第3章章 屏蔽技術(shù)屏蔽技術(shù) 33第第3章章 屏蔽技術(shù)屏蔽技術(shù)

29、 34五、屏蔽材料的特性五、屏蔽材料的特性q 根據(jù)磁屏蔽理論，磁屏蔽是利用由高導(dǎo)磁材料制成的磁屏蔽體，提供低磁阻的磁通路是的大部分磁通在磁屏蔽體上分流，來達(dá)到屏蔽的目的。因此，成為選擇磁屏蔽材料的主要依據(jù)。1.1.導(dǎo)磁材料導(dǎo)磁材料q 通常磁性材料分為弱磁性材料和強(qiáng)磁性材料兩種。弱磁性材料：順磁性物質(zhì)（如鋁等金屬）；抗磁性物質(zhì)（如銅等金屬）。強(qiáng)磁性材料：鐵磁性物質(zhì)（如鐵、鎳等金屬）。第第3章章 屏蔽技術(shù)屏蔽技術(shù) 35五、屏蔽材料的特性五、屏蔽材料的特性q 根據(jù)屏蔽理論，電屏蔽和電磁屏蔽是利用導(dǎo)電材料制成的屏蔽根據(jù)屏蔽理論，電屏蔽和電磁屏蔽是利用導(dǎo)電材料制成的屏蔽體并結(jié)合接地，來切斷干擾源與接收器

30、之間的耦合通道，以達(dá)到體并結(jié)合接地，來切斷干擾源與接收器之間的耦合通道，以達(dá)到屏蔽的目的。因此，屏蔽的目的。因此，成為選擇屏蔽材料的主要依據(jù)成為選擇屏蔽材料的主要依據(jù)。2.2.導(dǎo)電材料導(dǎo)電材料3.3.薄膜材料與薄膜屏蔽薄膜材料與薄膜屏蔽q 為了具備電磁屏蔽的功能，通常在機(jī)箱上采用噴導(dǎo)電漆、電弧為了具備電磁屏蔽的功能，通常在機(jī)箱上采用噴導(dǎo)電漆、電弧噴涂、電離鍍、化學(xué)鍍、真空沉積、貼導(dǎo)電箔（鋁箔或銅箔）及噴涂、電離鍍、化學(xué)鍍、真空沉積、貼導(dǎo)電箔（鋁箔或銅箔）及熱噴涂工藝，在機(jī)箱上產(chǎn)生一層導(dǎo)電薄膜，稱為熱噴涂工藝，在機(jī)箱上產(chǎn)生一層導(dǎo)電薄膜，稱為。q 假定導(dǎo)電薄膜的厚度為假定導(dǎo)電薄膜的厚度為L L，電

31、磁波在導(dǎo)電薄膜中的傳播波長為，電磁波在導(dǎo)電薄膜中的傳播波長為1 1。若。若L LZj，則有則有：1211jssgjgsZZUUZZZj Cj CgUgZgZjZsC1C2GUs（b）等效電路S第第3章章 屏蔽技術(shù)屏蔽技術(shù) 40六、屏蔽體的結(jié)構(gòu)六、屏蔽體的結(jié)構(gòu)1.1.電屏蔽的結(jié)構(gòu)電屏蔽的結(jié)構(gòu)（2 2）雙層門蓋結(jié)構(gòu)）雙層門蓋結(jié)構(gòu)q為了進(jìn)一步提高屏蔽，機(jī)箱為了進(jìn)一步提高屏蔽，機(jī)箱可采用雙層門，屏蔽盒可采用可采用雙層門，屏蔽盒可采用雙層蓋，與單層蓋的耦合等效雙層蓋，與單層蓋的耦合等效電路相比，多了一次衰減，因電路相比，多了一次衰減，因而可提高屏效，但每層依然要而可提高屏效，但每層依然要采取改善接觸的措

32、施。采取改善接觸的措施。根據(jù)等效電路可得接收器上的感應(yīng)電壓Us，考慮到ZC2Zj1 ZC3Zj2 ，則有：123123123111jjjsgjgjjZZZUUZZZZj Cj Cj CC1G1C2gSUgZsZg（a）耦合路徑C3G2gUgZgZj1ZsC1C2G1Us（b）等效電路Zj2G2C3S第第3章章 屏蔽技術(shù)屏蔽技術(shù) 41六、屏蔽體的結(jié)構(gòu)六、屏蔽體的結(jié)構(gòu)2.2.磁屏蔽的結(jié)構(gòu)磁屏蔽的結(jié)構(gòu)q 磁屏蔽是利用屏蔽體對磁通進(jìn)行分流，因而磁屏蔽不能采用板狀結(jié)磁屏蔽是利用屏蔽體對磁通進(jìn)行分流，因而磁屏蔽不能采用板狀結(jié)構(gòu)，而應(yīng)采用盒狀、筒狀、柱狀的結(jié)構(gòu)。構(gòu)，而應(yīng)采用盒狀、筒狀、柱狀的結(jié)構(gòu)。q 由于磁

33、阻與磁路的橫截面積由于磁阻與磁路的橫截面積s s和磁導(dǎo)率成反比，因而磁屏蔽體的體積和磁導(dǎo)率成反比，因而磁屏蔽體的體積和重量都比較大。若要求較高的屏蔽時(shí)，一般采用雙層屏蔽，此時(shí)在體和重量都比較大。若要求較高的屏蔽時(shí)，一般采用雙層屏蔽，此時(shí)在體積重量增加不多的情況下，能顯著提高屏蔽效能。積重量增加不多的情況下，能顯著提高屏蔽效能。3.3.電磁屏蔽的結(jié)構(gòu)電磁屏蔽的結(jié)構(gòu)q 電電磁屏蔽是利用屏蔽體對干擾電磁波的吸收、反射來達(dá)到減弱干擾磁屏蔽是利用屏蔽體對干擾電磁波的吸收、反射來達(dá)到減弱干擾能量作用的。因而電磁屏蔽可采用板狀、盒狀、筒狀、柱狀的屏蔽體能量作用的。因而電磁屏蔽可采用板狀、盒狀、筒狀、柱狀的屏

34、蔽體。qq 對于電磁屏蔽體，其形狀選擇的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)以減少接縫和避免腔體諧振對于電磁屏蔽體，其形狀選擇的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)以減少接縫和避免腔體諧振為準(zhǔn)為準(zhǔn)。第第3章章 屏蔽技術(shù)屏蔽技術(shù) 42七、孔縫泄漏的抑制措施七、孔縫泄漏的抑制措施1.1.裝配面處接縫泄漏的抑制裝配面處接縫泄漏的抑制（1）增加金屬之間的搭接面q 不同部分的結(jié)合處構(gòu)成的縫隙是一條細(xì)長的開口。在平整的不同部分的結(jié)合處構(gòu)成的縫隙是一條細(xì)長的開口。在平整的結(jié)合處也不可能完全接觸，只能在某些點(diǎn)上是真正的接觸，這構(gòu)結(jié)合處也不可能完全接觸，只能在某些點(diǎn)上是真正的接觸，這構(gòu)成了一個(gè)空洞的陣列。當(dāng)縫隙很窄時(shí)，縫隙之間的電容較大，其成了一個(gè)空洞的陣列。當(dāng)縫隙很窄

35、時(shí)，縫隙之間的電容較大，其阻抗可以等效為電阻和電容的并聯(lián)。阻抗可以等效為電阻和電容的并聯(lián)。q 由于容抗隨著頻率升高而降低，因此在頻率較高時(shí)，屏蔽效能較高。增加金屬之間的搭接面積可以減小阻抗，從而減小泄漏?？p隙泄漏的等效電路第第3章章 屏蔽技術(shù)屏蔽技術(shù) 43七、孔縫泄漏的抑制措施七、孔縫泄漏的抑制措施1.1.裝配面處接縫泄漏的抑制裝配面處接縫泄漏的抑制（2）增加縫隙深度dq 根據(jù)電磁場理論，具有一定深度的縫隙均可看作波導(dǎo)，而波導(dǎo)在一定條件下可以對其內(nèi)部傳播的電磁波進(jìn)行衰減，深度越深，衰減越多。增加縫隙深度d的結(jié)構(gòu)dd第第3章章 屏蔽技術(shù)屏蔽技術(shù) 44七、孔縫泄漏的抑制措施七、孔縫泄漏的抑制措施1

36、.1.裝配面處接縫泄漏的抑制裝配面處接縫泄漏的抑制（3）裝配面處加入電磁密封襯墊q 在不同部分的結(jié)合處，即使使用銑床等機(jī)械加工，結(jié)合處也不可能完全接觸上。因此縫隙是在所難免的，這些縫隙構(gòu)成了電磁波的泄漏源，特別是對于高頻電磁波，縫隙的泄漏是十分嚴(yán)重的。最理想的方法是將這些縫隙焊接起來，但是在許多場合這是不現(xiàn)實(shí)的。q 常用的方法是在縫隙處使用電磁密封襯墊。電磁密封襯墊對電磁波的密封作用就像在流體容器的蓋子上使用橡膠密封襯墊一樣，通過使用電磁密封襯墊，可以輕松地實(shí)現(xiàn)縫隙的電磁密封。電磁密封襯墊第第3章章 屏蔽技術(shù)屏蔽技術(shù) 45常用的電磁密封襯墊a) 金屬絲網(wǎng)襯墊：價(jià)格較低，不易損壞，低頻時(shí)屏蔽效能

37、較高，但高頻時(shí)屏蔽效能較低。b) 導(dǎo)電布襯墊：柔軟、壓縮性好，可用于有一定環(huán)境密封要求的場合，其高、低頻的屏蔽效果均較好，但頻繁摩擦易損壞導(dǎo)電表面。c) 導(dǎo)電橡膠：可同時(shí)提供電磁密封和環(huán)境密封，常用于有環(huán)境密封要求的場合，低頻時(shí)屏蔽性能較差，高頻時(shí)則較好。導(dǎo)電橡膠整體較硬，配合性能比金屬絲網(wǎng)差，且價(jià)格較貴。d) 指形簧片：常用在接觸面滑動接觸的場合，低頻和高頻時(shí)的屏蔽效能都較好，但價(jià)格較高。 第第3章章 屏蔽技術(shù)屏蔽技術(shù) 46 用鈹銅絲、蒙乃爾絲或不銹鋼絲編織成管狀長條，外形很像屏蔽電纜的屏蔽層。為了增強(qiáng)金屬網(wǎng)的彈性，有時(shí)在網(wǎng)管內(nèi)加入橡膠芯。常用電磁密封襯墊第第3章章 屏蔽技術(shù)屏蔽技術(shù) 47第

38、第3章章 屏蔽技術(shù)屏蔽技術(shù) 48第第3章章 屏蔽技術(shù)屏蔽技術(shù) 49不同襯墊材料的特點(diǎn)比較襯墊種類襯墊種類優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)缺點(diǎn)適用場合適用場合導(dǎo)電橡膠導(dǎo)電橡膠具有環(huán)境密封和電磁密封具有環(huán)境密封和電磁密封作用，高頻屏蔽效能高作用，高頻屏蔽效能高需要的壓力大、價(jià)需要的壓力大、價(jià)格高格高需要環(huán)境密封和較高屏需要環(huán)境密封和較高屏蔽效能的場合蔽效能的場合金屬絲網(wǎng)條金屬絲網(wǎng)條成本低、不易損壞成本低、不易損壞高頻屏蔽效能低、高頻屏蔽效能低、沒有環(huán)境密封作用沒有環(huán)境密封作用干擾頻率在干擾頻率在1GHz以下以下的場合的場合指形簧片指形簧片屏蔽效能高、允許滑動接屏蔽效能高、允許滑動接觸、形變范圍大觸、形變范圍大價(jià)格高、

39、沒有環(huán)境價(jià)格高、沒有環(huán)境密封作用密封作用有滑動接觸的場合、較有滑動接觸的場合、較高屏蔽效能的場合高屏蔽效能的場合螺旋管螺旋管屏蔽效能高、價(jià)格低、復(fù)屏蔽效能高、價(jià)格低、復(fù)合型能提供環(huán)境密封和電合型能提供環(huán)境密封和電磁密封磁密封過量壓縮時(shí)容易損過量壓縮時(shí)容易損壞壞需要環(huán)境密封和較高屏需要環(huán)境密封和較高屏蔽效能的場合、有良好蔽效能的場合、有良好壓縮限位的場合壓縮限位的場合多重導(dǎo)電橡膠多重導(dǎo)電橡膠彈性好、價(jià)格低、可提供彈性好、價(jià)格低、可提供環(huán)境密封環(huán)境密封表層導(dǎo)電層較薄、表層導(dǎo)電層較薄、反復(fù)使用時(shí)易脫落反復(fù)使用時(shí)易脫落需要環(huán)境密封和一般屏需要環(huán)境密封和一般屏蔽效能的場合、不能提蔽效能的場合、不能提供較

40、大壓力的場合供較大壓力的場合導(dǎo)電布導(dǎo)電布柔軟、需要壓力小、價(jià)格柔軟、需要壓力小、價(jià)格低低溫濕環(huán)境中容易損溫濕環(huán)境中容易損壞壞不能提供較大壓力的場不能提供較大壓力的場合合第第3章章 屏蔽技術(shù)屏蔽技術(shù) 50七、孔縫泄漏的抑制措施七、孔縫泄漏的抑制措施2.2.通風(fēng)冷卻孔泄漏的抑制通風(fēng)冷卻孔泄漏的抑制（1）覆蓋金屬絲網(wǎng)q 將金屬絲網(wǎng)覆蓋在大面積的通風(fēng)孔上，能顯著地防止電磁泄漏。金屬絲網(wǎng)結(jié)構(gòu)簡單，成本低，通風(fēng)量較大，適用于屏蔽要求不太高的場合。q 金屬絲網(wǎng)的屏蔽性能與網(wǎng)孔直徑、網(wǎng)孔疏密程度、網(wǎng)絲交叉點(diǎn)處焊接質(zhì)量及網(wǎng)絲材料的導(dǎo)電率有關(guān)。（2）穿孔金屬板q 一般而言，孔洞尺寸愈大，電磁泄漏也就愈大，屏效愈差

41、，為了提高屏效效能，可在滿足屏蔽體通風(fēng)量要求的條件下，以多個(gè)小孔代替大空，這就需要采用穿孔金屬板。q 穿孔金屬板通常有兩種結(jié)構(gòu)形式：一種直接在機(jī)箱或屏蔽體上打孔；另一種是單獨(dú)制成穿孔金屬板，然后安裝到機(jī)箱的通風(fēng)孔上。第第3章章 屏蔽技術(shù)屏蔽技術(shù) 51七、孔縫泄漏的抑制措施七、孔縫泄漏的抑制措施2.2.通風(fēng)冷卻孔泄漏的抑制通風(fēng)冷卻孔泄漏的抑制（3）截止波導(dǎo)通風(fēng)孔q 金屬絲網(wǎng)和穿孔金屬板在頻率大于100MHz時(shí)，其屏效將大為下降。尤其是當(dāng)孔眼尺寸不是遠(yuǎn)小于波長甚至接近于波長時(shí)，其泄漏將更為嚴(yán)重。q 由電磁理論可知，波導(dǎo)對于在其內(nèi)部傳播的電磁波，起著高通濾波器的作用，高于截止頻率的電磁波才能通過，基

42、于上述理論，就出現(xiàn)了截止波導(dǎo)通風(fēng)孔陣。截止波導(dǎo)通風(fēng)孔陣屏蔽體第第3章章 屏蔽技術(shù)屏蔽技術(shù) 52七、孔縫泄漏的抑制措施七、孔縫泄漏的抑制措施3.3.觀察窗口（顯示器件）泄漏的抑制觀察窗口（顯示器件）泄漏的抑制（1）使用透明屏蔽材料q 金屬網(wǎng)夾在兩層玻璃之間構(gòu)成。q 在玻璃上鍍上一層很薄的導(dǎo)電層構(gòu)成。（2）用隔離艙將顯示器件與設(shè)備的其他電路隔離開（3）使用波導(dǎo)衰減器4.4.器件調(diào)諧孔（有連接桿的操作器件）泄漏的抑制器件調(diào)諧孔（有連接桿的操作器件）泄漏的抑制屏蔽體上開小孔屏蔽體上裝截止波導(dǎo)用隔離艙隔離操作器件第第3章章 屏蔽技術(shù)屏蔽技術(shù) 53八、屏蔽體設(shè)計(jì)八、屏蔽體設(shè)計(jì)1明確電磁騷擾源及敏感單元2大致確定屏蔽體的屏蔽效能3確定屏蔽方式4進(jìn)行屏蔽完整性設(shè)計(jì)8.2 屏蔽體設(shè)計(jì)中的處理方法 8.1 屏蔽體設(shè)計(jì)原則1屏蔽方式及屏蔽材料的選擇根據(jù)電磁特性：u近場電屏蔽高導(dǎo)電率金屬，接地；u近場低頻磁場屏蔽高導(dǎo)磁率材料，不接地；u近場高頻磁場