《工程電磁兼容》課件-第5章

第5章屏蔽理論及其應(yīng)用5.1電磁屏蔽原理5.2屏蔽效能5.3無限長磁性材料圓柱腔的靜磁屏蔽效能

5.4低頻磁屏蔽效能的近似計(jì)算5.5計(jì)算屏蔽效能的電路方法5.6屏蔽的平面波模型5.7孔隙的電磁泄漏5.8有孔陣矩形機(jī)殼屏蔽效能公式化5.9抑制電磁泄漏的工程措施習(xí)題

屏蔽是電磁兼容工程中廣泛采用的抑制電磁騷擾的有效方法之一。一般而言,凡是通過空間傳輸?shù)碾姶膨}擾都可以采用屏蔽的方法來抑制。所謂屏蔽(shielding),就是用由導(dǎo)電或?qū)Т挪牧现瞥傻慕饘倨帘误w(shield)將電磁騷擾源限制在一定的范圍內(nèi),使騷擾源從屏蔽體的一面耦合或輻射到另一面時受到抑制或衰減。

電氣、電子設(shè)備或系統(tǒng)中的各電路和元件有電流流過的時候,在其周圍空間就會產(chǎn)生磁場。又因?yàn)殡娐泛透髟系母鞑糠志哂须姾?故在其周圍空間也會產(chǎn)生電場。進(jìn)一步地,這種電場和磁場作用在周圍的其他電路和元件上時,在這些電路和元件上就會產(chǎn)生相應(yīng)的感應(yīng)電壓和電流。而這種在鄰近電路、元件和導(dǎo)線中產(chǎn)生的感應(yīng)電壓和電流,又能反過來影響原來的電路和元件中的電流和電壓。這就是電氣、電子設(shè)備或系統(tǒng)中電磁場的寄生耦合騷擾。它往往使電氣、電子設(shè)備或系統(tǒng)的工作性能變壞,甚至使其根本不能正常工作,所以是一種極為有害的電磁現(xiàn)象。

頻率高于100kHz以上時,電路、元件的電磁輻射能力增強(qiáng),電氣、電子設(shè)備或系統(tǒng)中就存在著輻射電磁場的寄生耦合騷擾。

屏蔽的目的是采用屏蔽體包圍電磁騷擾源,以抑制電磁騷擾源對其周圍空間存在的接收器的干擾,或采用屏蔽體包圍接收器,以保護(hù)、避免騷擾源對其進(jìn)行干擾。

5.1電磁屏蔽原理

5.1.1電磁屏蔽的類型電磁屏蔽按其屏蔽原理可分為電場屏蔽、磁場屏蔽和電磁場屏蔽。電場屏蔽包含靜電屏蔽和交變電場屏蔽,磁場屏蔽包含靜磁屏蔽(恒定磁場屏蔽)和交變磁場屏蔽,如圖5－1所示。圖5－1電磁屏蔽的類型

5.1.2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下,具有下列性質(zhì):

(1)導(dǎo)體內(nèi)部任何一點(diǎn)的電場為零。

(2)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)體表面垂直。

(3)整個導(dǎo)體是一個等位體。

(4)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。

即使導(dǎo)體內(nèi)部存在空腔,它在靜電場中也具有上述性質(zhì)。因此,如果把有空腔的導(dǎo)體置入靜電場中,由于空腔導(dǎo)體的內(nèi)表面無凈電荷,空腔空間中也無電場,所以空腔導(dǎo)體起了隔離外部靜電場的作用,抑制了外部靜電場對空腔空間的騷擾。反之,如果把空腔導(dǎo)體接地,即使空腔導(dǎo)體內(nèi)部存在帶電體產(chǎn)生的靜電場,在空腔導(dǎo)體外部也不會存在由空腔導(dǎo)體內(nèi)部存在的帶電體產(chǎn)生的靜電場。這就是靜電屏蔽的理論依據(jù),即靜電屏蔽原理。

例如,當(dāng)空腔屏蔽體內(nèi)部存在帶有正電荷Q的帶電體時,空腔屏蔽體內(nèi)表面會感應(yīng)出等量的負(fù)電荷,而空腔屏蔽體外表面會感應(yīng)出等量的正電荷,如圖5－2(a)所示。此時,僅用空腔屏蔽體將靜電場源包圍起來,實(shí)際上起不到屏蔽作用。只有將空腔屏蔽體接地(見圖5－2(b)),使空腔屏蔽體外表面感應(yīng)出的等量正電荷沿接地導(dǎo)線泄放進(jìn)入接地面,其所產(chǎn)生的外部靜電場才會消失,才能將靜電場源產(chǎn)生的電力線封閉在屏蔽體內(nèi)部,屏蔽體才能真正起到靜電屏蔽的作用。圖5－2靜電屏蔽

當(dāng)空腔屏蔽體外部存在靜電場騷擾時,由于空腔屏蔽體為等位體,所以屏蔽體內(nèi)部空間不存在靜電場(見圖53),即不會出現(xiàn)電力線,從而實(shí)現(xiàn)靜電屏蔽。空腔屏蔽體外部存在電力線,且電力線終止在屏蔽體上。屏蔽體的兩側(cè)出現(xiàn)等量反號的感應(yīng)電荷。當(dāng)屏蔽體完全封閉時,不論空腔屏蔽體是否接地,屏蔽體內(nèi)部的外電場均為零。但是,實(shí)際的空腔屏蔽體不可能是完全封閉的理想屏蔽體,如果屏蔽體不接地,就會引起外部電力線的入侵,造成直接或間接的靜電耦合。為了防止出現(xiàn)這種現(xiàn)象,此時空腔屏蔽體仍需接地。圖5－3空腔屏蔽體對外來靜電場的屏蔽

綜上可見,靜電屏蔽必須具有兩個基本要點(diǎn):完整的屏蔽導(dǎo)體和良好的接地。

5.1.3交變電場屏蔽

交變電場的屏蔽原理采用電路理論加以解釋較為直觀、方便,因?yàn)轵}擾源與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。

設(shè)騷擾源g上有一交變電壓Ug,在其附近產(chǎn)生交變電場,置于交變電場中的接收器s通過阻抗Zs接地,騷擾源對接收器的電場感應(yīng)耦合可以等效為分布電容Ce的耦合,于是形成了由Ug、Zg、Ce和Zs構(gòu)成的耦合回路,如圖5－4所示。接收器上產(chǎn)生的騷擾電壓Us為圖5－4交變電場的耦合

為了減少騷擾源與接收器之間的交變電場耦合,在兩者之間可插入屏蔽體,如圖5－5所示。插入屏蔽體后,原來的耦合電容Ce的作用現(xiàn)在變?yōu)轳詈想娙軨1、C2和C3的作用。由于騷擾源和接收器之間插入屏蔽體后,它們之間的直接耦合作用非常小,所以耦合電容C3可以忽略。圖5－5存在屏蔽體的交變電場耦合

從上面的分析可以看出,交變電場屏蔽的基本原理是采用接地良好的金屬屏蔽體將騷擾源產(chǎn)生的交變電場限制在一定的空間內(nèi),從而阻斷了騷擾源至接收器的傳輸路徑。必須注意,交變電場屏蔽要求屏蔽體必須是良導(dǎo)體(例如金、銀、銅、鋁等)并且接地良好。

5.1.4低頻磁場的屏蔽

低頻(100kHz以下)磁場的屏蔽常使用高磁導(dǎo)率的鐵磁材料(如鐵、硅鋼片、坡莫合金等),其屏蔽原理是利用鐵磁材料的高磁導(dǎo)率對騷擾磁場進(jìn)行分路。由磁通連續(xù)性原理可知,磁力線是連續(xù)的閉合曲線,這樣我們可把磁通管所構(gòu)成的閉合回路稱為磁路,如圖5－6所示。

顯然,磁導(dǎo)率μ大則磁阻Rm小,此時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μ比空氣的磁導(dǎo)率μ0大得多,所以鐵磁材料的磁阻很小。將鐵磁材料置于磁場中時,磁通將主要通過鐵磁材料,而通過空氣的磁通將大為減小,從而起到磁場屏蔽作用。

圖5－7(a)所示的屏蔽線圈用鐵磁材料作屏蔽罩。由于其磁導(dǎo)率很大,其磁阻比空氣小得多,因此線圈所產(chǎn)生的磁通主要沿屏蔽罩通過,即被限制在屏蔽體內(nèi),從而使線圈周圍的元件、電路和設(shè)備不受線圈磁場的影響或騷擾。同樣,如圖5－7(b)所示,外界磁通也將通過屏蔽體而很少進(jìn)入屏蔽罩內(nèi),從而使外部磁場不致騷擾屏蔽罩內(nèi)的線圈。圖5－7低頻磁場屏蔽

鐵磁材料作屏蔽體時要注意下列問題:

(1)由式(5－7)可知,所用鐵磁材料的磁導(dǎo)率μ越高、屏蔽罩越厚(即S越大),則磁阻Rm越小,磁屏蔽效果越好。為了獲得更好的磁屏蔽效果,需要選用高磁導(dǎo)率材料(如坡莫合金),并要使屏蔽罩有足夠的厚度,有時需用多層屏蔽。所以,效果良好的鐵磁屏蔽往往既昂貴又笨重。

(2)用鐵磁材料做的屏蔽罩,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。

(3)鐵磁材料的屏蔽不能用于高頻磁場屏蔽,因?yàn)楦哳l時鐵磁材料中的磁性損耗(包括磁滯損耗和渦流損耗)很大,導(dǎo)磁率明顯下降。

5.1.5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,如銅、鋁等。其屏蔽原理是利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象在屏蔽體表面所產(chǎn)生的渦流的反磁場來達(dá)到屏蔽目的的,也就是說,利用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。

如圖5－8所示,當(dāng)高頻磁場穿過金屬板時,在金屬板中就會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,從而形成渦流。金屬板中的渦流電流產(chǎn)生的反向磁場將抵消穿過金屬板的原磁場,這就是感應(yīng)渦流產(chǎn)生的反磁場對原磁場的排斥作用。同時感應(yīng)渦流產(chǎn)生的反磁場增強(qiáng)了金屬板側(cè)面的磁場,使磁力線在金屬板側(cè)面繞行而過。圖5－8渦流效應(yīng)

如果用良導(dǎo)體做成屏蔽盒,將線圈置于屏蔽盒內(nèi),如圖5－9所示,則線圈所產(chǎn)生的磁場將被屏蔽盒的渦流反磁場排斥而被限制在屏蔽盒內(nèi);同樣,外界磁場也將被屏蔽盒的渦流反磁場排斥而不能進(jìn)入屏蔽盒內(nèi),從而達(dá)到磁場屏蔽的目的。圖5－9高頻磁場屏蔽

由于良導(dǎo)體金屬材料對高頻磁場的屏蔽作用是利用感應(yīng)渦流的反磁場排斥原騷擾磁場而達(dá)到屏蔽目的的,所以屏蔽盒上產(chǎn)生渦流的大小將直接影響屏蔽效果。屏蔽線圈的等效電路如圖5－10所示。把屏蔽盒看成是一匝線圈,I為線圈的電流,M為屏蔽盒與線圈之間的互感,rs、Ls為屏蔽盒的電阻與電感,Is為屏蔽盒上產(chǎn)生的渦流。顯然圖5－10屏蔽線圈的等效電路

現(xiàn)在我們對式(5－8)討論如下:

(1)頻率。在頻率很高時,rs?ωLs。這時rs可忽略不計(jì),則有

在頻率很低時,rs?ωLs,式(5－8)可以簡化為

由此可見,低頻時,產(chǎn)生的渦流也小,因此渦流反磁場也就不能完全排斥原騷擾磁場。故在低頻時利用感應(yīng)渦流進(jìn)行屏蔽效果不好,這種屏蔽方法主要用于高頻。

(2)屏蔽材料。由式(5－10)可知,屏蔽體電阻rs越小,產(chǎn)生的感應(yīng)渦流就越大,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,例如鋁、銅及銅鍍銀等。

(3)屏蔽體的厚度。由于高頻電流的集膚效應(yīng),渦流僅在屏蔽盒的表面薄層流過,而屏蔽盒的內(nèi)層被表面渦流所屏蔽,所以高頻屏蔽盒無需做得很厚——這與采用鐵磁材料做低頻磁場屏蔽體時不同。對于常用銅、鋁材料的屏蔽盒,當(dāng)頻率f>1MHz時,機(jī)械強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)及工藝上所要求的屏蔽盒厚度,總比能獲得可靠的高頻磁屏蔽時所需要的厚度大得多。因此,高頻屏蔽一般無需從屏蔽效能考慮屏蔽盒的厚度。實(shí)際中一般取屏蔽盒的厚度為0.2~0.8mm。

(4)屏蔽盒的縫隙或開口。屏蔽盒在垂直于渦流的方向上不應(yīng)有縫隙或開口。因?yàn)榇怪庇跍u流的方向上有縫隙或開口時,將切斷渦流,而這意味著渦流電阻增大,渦流減小,屏蔽效果變差。如果屏蔽盒必須有縫隙或開口時,則縫隙或開口應(yīng)沿著渦流方向。正確的開口或縫隙對渦流的削弱較小,對屏蔽效果的影響也較小,如圖5－9所示。屏蔽盒上的縫隙或開口尺寸一般不要大于波長的1/50~1/100。

(5)接地。磁場屏蔽的屏蔽盒是否接地不影響磁屏蔽效果。這一點(diǎn)與電場屏蔽不同,電場屏蔽必須接地。但是,如果將由金屬導(dǎo)電材料制造的屏蔽盒接地,則它就同時具有電場屏蔽和高頻磁場屏蔽的作用。所以實(shí)際中屏蔽體都應(yīng)接地。5.1.6電磁場屏蔽

5.1.6電磁場屏蔽

通常所說的屏蔽,多半是指電磁場屏蔽。所謂電磁場屏蔽,是指同時抑制或削弱電場和磁場。電磁場屏蔽一般也是指高頻交變電磁屏蔽。

交變場中,電場和磁場總是同時存在的,只是在頻率較低的范圍內(nèi),電磁騷擾一般出現(xiàn)在近區(qū),如前所述。近區(qū)隨著騷擾源的性質(zhì)不同,電場和磁場的大小有很大差別。高電壓小電流騷擾源以電場為主,磁場騷擾可以忽略不計(jì),這時就可以只考慮電場屏蔽;低電壓高電流騷擾源以磁場騷擾為主,電場騷擾可以忽略不計(jì),這時就可以只考慮磁場屏蔽。

隨著頻率的增高,電磁輻射能力增強(qiáng),產(chǎn)生輻射電磁場,并趨向于遠(yuǎn)區(qū)騷擾。遠(yuǎn)區(qū)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屏蔽,即電磁場屏蔽。高頻時即使在設(shè)備內(nèi)部也可能出現(xiàn)遠(yuǎn)區(qū)騷擾,故仍需要電磁場屏蔽。如前所述,采用導(dǎo)電材料且接地良好的屏蔽體,就能同時具有電磁場屏蔽和磁場屏蔽的作用

電磁場屏蔽的機(jī)理有以下三種理論:

(1)感應(yīng)渦流效應(yīng)。這種理論解釋電磁場屏蔽機(jī)理比較形象易懂,物理概念清楚,但是難于據(jù)此推導(dǎo)出定量的屏蔽效果表達(dá)式,且對關(guān)于騷擾源特性、傳播媒介、屏蔽材料的磁導(dǎo)率等因素對屏蔽效能的影響也不能解釋清楚。

(2)電磁場理論。嚴(yán)格來說,它是分析電磁場屏蔽原理和計(jì)算屏蔽效能的經(jīng)典學(xué)說,但是由于需要求解電磁場的邊值問題,所以分析復(fù)雜且求解繁瑣。

(3)傳輸線理論。它是根據(jù)電磁波在金屬屏蔽體中傳播的過程與行波在傳輸線中傳輸?shù)倪^程相似的原理,來分析電磁場屏蔽機(jī)理并定量計(jì)算屏蔽效能的。

下面我們采用電磁場屏蔽的傳輸線理論來解釋電磁場屏蔽原理。假設(shè)一電磁波向厚度為t的金屬良導(dǎo)體投射,當(dāng)電磁波到達(dá)金屬良導(dǎo)體的表面時,部分電磁波被良導(dǎo)體反射,剩余的那一部分電磁波透過金屬良導(dǎo)體的第一個表面進(jìn)入良導(dǎo)體內(nèi),在良導(dǎo)體中衰減傳輸,經(jīng)過距離t到達(dá)良導(dǎo)體的第二個表面時,又有部分電磁波被反射回良導(dǎo)體內(nèi),部分電磁波透過良導(dǎo)體的第二個表面進(jìn)入良導(dǎo)體的另一側(cè)。

在良導(dǎo)體第二個表面上反射回良導(dǎo)體內(nèi)的這一部分電磁波繼續(xù)在良導(dǎo)體中反向衰減傳輸,經(jīng)過距離t到達(dá)良導(dǎo)體的第一個表面時,又有部分電磁波透過良導(dǎo)體的第一個表面反向進(jìn)入電磁波開始時投射的區(qū)域,另一部分電磁波仍然反射回良導(dǎo)體內(nèi)繼續(xù)傳輸,上述過程反復(fù)進(jìn)行。由此可見,如果把電磁波剛進(jìn)入良導(dǎo)體時被其反射的電磁波能量稱為反射損耗,透射波在金屬良導(dǎo)體內(nèi)傳播的衰減損耗稱為吸收損耗,電磁波在金屬良導(dǎo)體兩表面之間所形成的多次反射產(chǎn)生的損耗稱為多次反射損耗,那么金屬屏蔽體對電磁波的屏蔽效果包括反射損耗、吸收損耗和多次反射損耗。

5.2屏蔽效能

5.2.1屏蔽效能的表示屏蔽是抑制電磁騷擾的主要方法之一。如何描述屏蔽體的屏蔽效果?如何定量分析和表示屏蔽效果呢?通常采用屏蔽效能(shieldingeffectiveness)來表示屏蔽體對電磁騷擾的屏蔽能力和效果,它與屏蔽材料的性能、騷擾源的頻率、屏蔽體至騷擾源的距離以及屏蔽體上可能存在的各種不連續(xù)的形狀及其數(shù)量有關(guān)。下面介紹幾種表示屏蔽效果的方法。

5.2.2屏蔽效能的計(jì)算方法

屏蔽有兩個目的:一是限制屏蔽體內(nèi)部的電磁騷擾越出某一區(qū)域;二是防止外來的電磁騷擾進(jìn)入屏蔽體內(nèi)的某一區(qū)域。屏蔽的作用是通過一個將上述區(qū)域封閉起來的殼體實(shí)現(xiàn)的,這個殼體可以做成金屬隔板式、盒式,也可以做成電纜屏蔽和連接器屏蔽。屏蔽體一般有實(shí)心型、非實(shí)心型(例如金屬網(wǎng))和金屬編織帶等幾種類型,后者主要用作電纜的屏蔽。各種屏蔽體的屏蔽效果均用該屏蔽體的屏蔽效能來表示。

計(jì)算和分析屏蔽效能的方法主要有解析方法、數(shù)值方法和近似方法。解析方法是基于存在屏蔽體及不存在屏蔽體時,在相應(yīng)的邊界條件下求解麥克斯韋方程實(shí)現(xiàn)的。以解析方法求出的解是嚴(yán)格解,在實(shí)際工程中也常常使用。但是,解析方法只能求解幾種規(guī)則形狀屏蔽體的屏蔽效能,例如球殼、柱殼屏蔽體,且求解可能比較復(fù)雜。隨著計(jì)算機(jī)和計(jì)算技術(shù)的發(fā)展,數(shù)值方法顯得越來越重要。從原理上講,數(shù)值方法可以用來計(jì)算任意形狀屏蔽體的屏蔽效能。然而數(shù)值方法的成本可能過高。為了避免解析方法和數(shù)值方法的缺陷,各種近似方法在評估屏蔽體的屏蔽效能時就顯得非常重要,在實(shí)際工程中獲得了廣泛應(yīng)用。

此外,依據(jù)電磁騷擾源的波長與屏蔽體的幾何尺寸的關(guān)系,屏蔽效能的計(jì)算又可以分為場的方法和路的方法。

5.3無限長磁性材料圓柱腔的靜磁屏蔽效能

5.3.1圓柱腔內(nèi)的靜磁場將內(nèi)、外半徑分別為a、b,磁導(dǎo)率為μ的無限長磁性材料圓柱腔放入均勻磁場B0中。設(shè)B0=xB0,圓柱腔軸沿圓柱坐標(biāo)系(r,θ,z)的z軸,如圖5－11所示。顯然,所論區(qū)域沒有傳導(dǎo)電流,且媒質(zhì)分區(qū)均勻,因此可用磁標(biāo)位求解各區(qū)域中的場。圖5－11無限長圓柱腔橫截面

設(shè)Um1、Um2、Um3

分別表示圓柱腔內(nèi)(r<a)、圓柱腔壁(a<r<b)和圓柱腔外(r>b)的磁標(biāo)位,則它們滿足拉普拉斯方程

和邊界條件

式中,μr是圓柱腔壁的相對磁導(dǎo)率。

將已經(jīng)確定的常數(shù)F代入式(5－23),并且考慮到H=-?Um,從而獲得圓柱腔內(nèi)的磁標(biāo)位和靜磁場分別為

5.3.2圓柱腔的靜磁屏蔽效能分析

為了獲得屏蔽效能的表達(dá)式,令p=b2/a2,則式(5－25b)簡化為

如果相對磁導(dǎo)率μr?1,那么式(5－26)可近似為

5.3.3圓柱腔的靜磁屏蔽效能計(jì)算實(shí)例

基于式(5－29),計(jì)算不同厚度t、相對磁導(dǎo)率μr和平均半徑R對屏蔽效能的作用。計(jì)算中選用了鋼(Steel)、坡莫合金(78Permalloy)及鐵氧體(Maganese-ZincFerrite),它們的相對磁導(dǎo)率分別為500、3000及5000,計(jì)算結(jié)果分別示于圖5－12和圖5－13。圖5－12厚度和磁導(dǎo)率對屏蔽效能的影響圖5－13內(nèi)半徑與屏蔽效能的關(guān)系曲線

圖5－12是內(nèi)半徑a=5mm時,屏蔽效能隨厚度t和相對磁導(dǎo)率μr變化的關(guān)系曲線。此圖表明:

(1)磁導(dǎo)率越高,屏蔽效能越大。

(2)屏蔽效能隨厚度從零開始增加,但是當(dāng)厚度增加到某一值時,即使再繼續(xù)增加屏蔽體厚度,屏蔽效能也增加得非常緩慢。

這些計(jì)算結(jié)果對于實(shí)際的工程應(yīng)用具有重要的指導(dǎo)意義。例如,要減輕屏蔽體的重量,就必須選擇薄厚度、較高磁導(dǎo)率的屏蔽體,才能保證一定的靜磁屏蔽效能。

圖5－13是同一種屏蔽材料在不同厚度(平均半徑遠(yuǎn)大于厚度)時屏蔽效能隨內(nèi)半徑a變化的關(guān)系曲線。由圖可見,在大半徑、薄壁條件下:

(1)壁厚度比平均半徑對屏蔽效能的影響要大。

(2)同一厚度時,屏蔽空間的擴(kuò)大將使屏蔽效能降低,但是屏蔽效能降低得非常慢。

5.4.1矩形截面屏蔽盒的低頻磁屏蔽效能的近似計(jì)算

將一個由高磁導(dǎo)率材料做成的屏蔽盒置于磁場強(qiáng)度為H0的均勻磁場中,如圖5－14所示。由于盒壁的磁導(dǎo)率比空氣大得多,所以絕大部分磁通經(jīng)盒壁通過,只有少部分磁通經(jīng)盒內(nèi)空間通過。這樣就減少了磁場對盒內(nèi)空間的騷擾,達(dá)到了低頻磁場屏蔽的目的。

5.4低頻磁屏蔽效能的近似計(jì)算圖5－14導(dǎo)磁材料的低頻磁場屏蔽作用

在垂直紙面的方向取一單位長度。設(shè)在這一單位長度所構(gòu)成的a×1的區(qū)域內(nèi)有磁通Φ0流入屏蔽盒體,其中絕大部分磁通Φs流經(jīng)盒壁,只有少部分磁通Φt流經(jīng)盒壁內(nèi)的空間,即

上式表明:屏蔽材料的磁導(dǎo)率μr越大,屏蔽盒的厚度t越大,則屏蔽效果越好。屏蔽盒垂直于磁場方向的邊長a越小,則屏蔽效能越大。所以當(dāng)屏蔽盒的截面為長方形時,應(yīng)使其長邊平行于磁場方向,而短邊垂直于磁場方向。此外,低頻磁屏蔽要求厚度t很大,這使屏蔽體既笨重又不經(jīng)濟(jì)。所以要得到好的磁屏蔽效果,最好采用多層屏蔽。

5.4.2圓柱形及球形殼體低頻磁屏蔽效能的近似計(jì)算

當(dāng)圓柱形磁屏蔽殼體的內(nèi)半徑為a、外半徑為b,平均值re=(a+b)/2,且re?t(屏蔽殼體的厚度),騷擾磁場方向垂直于圓柱形磁屏蔽殼體的軸向時,屏蔽效能可近似表示為

當(dāng)球形磁屏蔽殼體的內(nèi)半徑為a、外半徑為b,平均值re=(a+b)/2,且re?t(屏蔽殼體的厚度)時,屏蔽效能可近似表示為

5.5計(jì)算屏蔽效能的電路方法

屏蔽分析的第二種方法是電路方法(thecircuitapproach)。Wheeler最初發(fā)現(xiàn)了電路方法,Miedzinski和Pearce的基礎(chǔ)工作進(jìn)一步擴(kuò)大了電路方法。對于磁場屏蔽,Miller和Bridges證實(shí)Wheeler推導(dǎo)出的基本電路關(guān)系式是King、Kaden、Harrison和Papas推導(dǎo)出的較嚴(yán)格的關(guān)系式的低頻等效。在Bridges、Huneman和Hegner的論文中,電路方法被推廣到電場屏蔽。

論屏蔽的?？霭婧?與電路方法有關(guān)的補(bǔ)充研究仍在進(jìn)行。伴隨著非常大的雙層薄鋼板屏蔽室的設(shè)計(jì)和建造,人們又進(jìn)行了一系列的屏蔽研究。在Rizk的論文中,首先求解麥克斯韋方程,接著把所得解與傳輸線比擬(thetransmissionlineanalogy)、電路方法及Kaden的結(jié)果比較,最后由Harrison推導(dǎo)出了長的雙層圓柱形屏蔽體的屏蔽效能的一般表達(dá)式?？紤]了前面提到的每一種方法的有效性和限制,Franceschetti分析和研究了大量計(jì)算屏蔽效能的理論論文,并得出結(jié)論:除電路方法外,數(shù)學(xué)方法既復(fù)雜又常常忽略了物理理解。Franceschetti證實(shí)電路方法與穩(wěn)態(tài)及瞬態(tài)激勵的嚴(yán)格解非常一致。

電路方法是為低頻以及高頻近似而提出的。對于電路方法,低頻近似只對用于屏蔽諸如極低頻率和較高頻率范圍內(nèi)的低頻交流場(thelow-frequencyacfields)的典型薄壁屏蔽結(jié)構(gòu)是嚴(yán)格的。對于設(shè)計(jì)用于屏蔽設(shè)備避免地球磁場作用的屏蔽結(jié)構(gòu),電路方法的低頻近似不再適用。為了處理這一直流情況,應(yīng)使用所謂管道屏蔽關(guān)系式(theso-calledductingshieldingrelationships)。有關(guān)文獻(xiàn)中已經(jīng)廣泛論述了管道屏蔽關(guān)系式。Shenfeld證實(shí)增加新的與頻率無關(guān)的項(xiàng)就能夠把這些管道屏蔽關(guān)系式和電路方法結(jié)合起來,人們已經(jīng)廣泛地研究了這樣的直流或管道類型的屏蔽。

5.5.1低頻屏蔽問題的定性討論

雖然采用直接求解具有適當(dāng)邊界條件的電磁場問題的方法來精確求解透入具有簡單幾何形狀的理想屏蔽結(jié)構(gòu)內(nèi)的電磁場是可能的,但是所涉及的過程是復(fù)雜的,且對于工程師而言一般具有有限價值。然而,考慮受限情況并把能夠應(yīng)用的研究結(jié)果和由散射理論(scatteringtheory)獲得的結(jié)果比較,再進(jìn)行某些簡化是可能的。一般地,必須考慮照射到屏蔽結(jié)構(gòu)上的任意電磁波,但若假設(shè)入射波(theimpingingwave)是均勻平面波,通常就大大地簡化了問題。

一種限定情況適用于屏蔽結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)小于波長且入射波實(shí)質(zhì)上是在瑞利區(qū)域內(nèi)(theRayleighregion)的散射。此時,可以分別考慮高阻抗電場和低阻抗磁場的作用,屏蔽結(jié)構(gòu)表面上的電場或磁場分布的解可以從散射理論或準(zhǔn)靜態(tài)場的簡單情況得到。一旦外部場分布已知,就可以推導(dǎo)出內(nèi)部場。

首先考慮低頻電場的效應(yīng),并將其與低頻磁場的效應(yīng)進(jìn)行比較,以確定透入典型金屬屏蔽結(jié)構(gòu)的場的相對重要性?？匆幌抡丈涞浇饘俸猩系撵o態(tài)電場(anearlystaticelectricfield)的效應(yīng),如圖5－15所示。金屬盒表面上感應(yīng)出電荷,感應(yīng)電荷聚集電通量,每一根電力線都終止于感應(yīng)電荷。由于金屬盒壁內(nèi)沒有非平衡電荷,所以沒有電場透入屏蔽結(jié)構(gòu)。圖5－15準(zhǔn)靜態(tài)電場分布及感應(yīng)

用低頻磁場對高電導(dǎo)率材料建造的薄壁屏蔽結(jié)構(gòu)的效應(yīng)如圖5－16所示。注意到電流環(huán)繞金屬盒流動或在金屬盒的邊緣流動,而與磁場垂直的金屬盒表面中心出現(xiàn)的小區(qū)域不受影響,因?yàn)闆]有電流在此流動。圖5－16時變磁場在導(dǎo)體殼中產(chǎn)生的感應(yīng)電流及其單匝短路線圈等效

可以認(rèn)為此屏蔽結(jié)構(gòu)是一個具有電感L和電阻R的短路環(huán)(ashortedturn)或環(huán)形天線(loopantenna)。時變磁場在短路環(huán)中感應(yīng)一個正比于外加磁場頻率的電壓,在極低頻(verylowfrequency)時,環(huán)路電流正比于外加電壓除以環(huán)路電阻,感應(yīng)電流以及與此電流相關(guān)的場與外加場相差90°相位,因此外加場的反射或抵消不能發(fā)生。隨著外加場的頻率或時變率的增加,短路環(huán)的感抗往往會占優(yōu)勢,環(huán)路中的電流慢慢變得與外加場同相。根據(jù)經(jīng)驗(yàn),我們知道當(dāng)屏蔽結(jié)構(gòu)外部的磁場增加時,在短路環(huán)內(nèi)一定會出現(xiàn)場的一些抵消。

5.5.2屏蔽的電路方法

1.電場屏蔽

假定一外半徑為a的薄壁導(dǎo)體球殼置于一個外加均勻靜電場E=E0ey

中,感應(yīng)電荷已經(jīng)取向,如圖5－17所示,沒有電場出現(xiàn)在導(dǎo)體球殼內(nèi)部。

首先考慮低頻情況。根據(jù)電路理論,位于導(dǎo)體球赤道面附近高度為y、厚度為d的導(dǎo)體環(huán)(如圖5－18所示)上的電壓降為圖5－18赤道環(huán)上的電壓降

因?yàn)榍驅(qū)ΨQ,在赤道面附近的等位面平行于赤道面,所以,球心處的電場強(qiáng)度可以近似地表示為

如果頻率足夠高,集膚深度(theskindepth)小于導(dǎo)體球殼的壁厚,即δ<d,則大部分電流在靠近球殼外表面的地方流動。由于集膚深度變小,赤道環(huán)的電阻增加。假設(shè)δ?d,a?d,可以證明赤道環(huán)的高頻、低頻阻抗之比近似為

式中

圖5－19是按式(5－53)和式(5－54)計(jì)算的薄壁鋁球殼的屏蔽效能與頻率的關(guān)系。薄壁鋁球殼的半徑a=45cm,壁厚d=1.2mm,電導(dǎo)率σ=3.54×107S/m。圖5－19中的虛線是集膚深度和壁厚同數(shù)量級的過渡區(qū)域。圖5－19鋁球殼對電場的屏蔽效能與頻率的關(guān)系

對于高導(dǎo)電性球殼,選擇屏蔽結(jié)構(gòu)的有效高度等于球殼的半徑a,則開路電壓(anopencircuitvoltage)是

則式(5－45)可以重寫為

其中,C=3πε0a。由此可看出,對所選定的有效高度,源阻抗相當(dāng)于一個電容C。基于式(5－55)、式(5－56)和式(5－47),δ?d的低頻電路表征(球殼屏蔽結(jié)構(gòu)的低頻等效電路)能夠設(shè)計(jì)成如圖5－20所示的樣子。等效電路法和基于散射理論及數(shù)值積分的嚴(yán)格解相比較,其誤差大約為±1dB。上述方法即電路方法,能夠用于計(jì)算近似于立方體結(jié)構(gòu)的電場屏蔽效能。長屏蔽結(jié)構(gòu)可以認(rèn)為是橢球體或粗天線(thickantenna),此時天線方法通常是有用的,因?yàn)槿舾商炀€形狀的有效高度和輸入阻抗已經(jīng)推導(dǎo)出。圖5－20球殼極低頻電場穿透表征的等效電路

2.磁場屏蔽

5.3節(jié)已經(jīng)證明靜磁場屏蔽的一個重要特性,即μr=1的屏蔽材料對靜磁場屏蔽沒有任何影響,因此由導(dǎo)體(但非磁性材料,例如銅)建造的屏蔽結(jié)構(gòu)對靜磁場屏蔽沒有任何作用。但是,當(dāng)外加磁場隨著時間變化時,將有感應(yīng)電流在導(dǎo)體屏蔽結(jié)構(gòu)中流動,如圖5－16所示。感應(yīng)電流的方向由其產(chǎn)生的新磁場來確定。該新磁場阻止外加磁場的變化,且越靠近外壁,感應(yīng)電流密度越大。這表明對于外加磁場,每一個屏蔽結(jié)構(gòu)的電路特性可視為一個具有電阻Rs和電感Ls的短環(huán),其等效電路表示在圖5－21中。圖5－21導(dǎo)體殼對磁場屏蔽的等效電路

重新推導(dǎo)球殼屏蔽的電路方法表達(dá)式是有用的。Harrison引證了King嚴(yán)格推導(dǎo)出的球殼屏蔽體的屏蔽關(guān)系式:

式中,a是球殼的外半徑,b是球殼的內(nèi)半徑,d是球殼的壁厚,γ是球殼壁中的傳播常數(shù),γ2=jωμσ-ω2εμ,Hi是球殼的內(nèi)部場,Ho是球殼的外加場。下面將推導(dǎo)這一關(guān)系式的低頻和高頻限制,證明其與電路形式相同。

式(5－70)與精確解的高頻近似式(5－63)相同。圖5－22是按式(5－60)和式(5－63)計(jì)算的薄壁鋁球殼(半徑a=45cm,壁厚d=1.2mm)對低頻和高頻磁場的屏蔽效能與頻率的關(guān)系曲線。其中,頻率為103~105Hz這一段的屏蔽效能應(yīng)按精確公式(5－57)計(jì)算。圖5－22鋁球殼對磁場的屏蔽效能與頻率的關(guān)系

L.V.King給出的薄壁磁性材料球殼、圓柱殼的磁場屏蔽效能表達(dá)式見表5－1,其中,d表示壁厚,a表示外半徑,b表示內(nèi)半徑,μr表示相對磁導(dǎo)率,且a≈b。

5.6屏蔽的平面波模型

屏蔽的平面波模型(planewavemodelsofshielding)或屏蔽的傳輸線模型(transmissionlinemodelsofshielding)最早由Schelkunoff提出,它特別適用于屏蔽結(jié)構(gòu)的尺寸遠(yuǎn)大于騷擾場的波長且騷擾源至屏蔽體之間的距離相對較大的情形。

5.6.1導(dǎo)體平板的屏蔽效能

1.單層屏蔽體的有效傳輸系數(shù)

下面利用平面波模型研究導(dǎo)體平板的屏蔽效能。為了分析垂直入射到單層無限大有限厚度媒質(zhì)上的均勻平面波的有效傳輸系數(shù)T,我們考慮由具有不同電磁參數(shù)的三層媒質(zhì)構(gòu)成的空間區(qū)域如圖5－23所示,各媒質(zhì)的本征阻抗(波阻抗)互不相同。厚度為L的導(dǎo)體平板的波阻抗為Z2,其左邊媒質(zhì)的波阻抗為Z1,右邊媒質(zhì)的波阻抗為Z3。

電磁場理論指出,入射到有耗媒質(zhì)平面分界面上的電磁波,部分被反射,其余部分透過界面在有耗媒質(zhì)中衰減傳輸,出射后的電磁波強(qiáng)度較入射電磁波強(qiáng)度減小,這種現(xiàn)象就是有耗媒質(zhì)的電磁屏蔽機(jī)理。顯然,屏蔽效果與屏蔽體的電磁特性、結(jié)構(gòu)等參量有關(guān)。評價屏蔽效果的常用指標(biāo)是屏蔽效能。

我們用具有下標(biāo)1、2、3的μ、ε、σ分別表示各區(qū)域中媒質(zhì)的磁導(dǎo)率、介電常圖5－23屏蔽的平面波模型數(shù)和電導(dǎo)率;用γ、Z分別表示各區(qū)域中平面電磁波的傳播常數(shù)、媒質(zhì)的本征阻抗,且

用Tij、ρij分別表示電磁波由區(qū)域i向區(qū)域j傳播時分界面處的傳輸系數(shù)和反射系數(shù)。電磁波的極化和傳播方向如圖5－23所示。

圖5－23屏蔽的平面波模型

不計(jì)分界面對電磁波的多次反射,單層屏蔽體的有效傳輸系數(shù)為

式中,E1(0)為區(qū)域1中的電場在x=0處的幅值,E3(L)為區(qū)域3中的電場在x=L處的幅值。由圖5－22知:

因此

式中

2.單層屏蔽體的屏蔽效能

設(shè)圖5－23中沒有屏蔽體時,x=L處的電場是E1(0)e-γ1L。如果定義屏蔽系數(shù)為屏蔽區(qū)域中同一點(diǎn)屏蔽后與屏蔽前的場強(qiáng)之比,那么電場和磁場的屏蔽系數(shù)分別為

3.多層平板屏蔽體的屏蔽效能

設(shè)多層平板屏蔽體結(jié)構(gòu)如圖5－24所示。圖5－24多層平板屏蔽體結(jié)構(gòu)

5.6.2平面波模型推廣到非理想屏蔽結(jié)構(gòu)

實(shí)際情況中騷擾場并不以平面波形式投射到屏蔽結(jié)構(gòu)上,因此,平面波模型的應(yīng)用受到限制,預(yù)測的屏蔽效能在低頻時誤差較大。為了使平面波模型能夠推廣應(yīng)用到實(shí)際的屏蔽結(jié)構(gòu)中,現(xiàn)作如下假定:

(1)設(shè)屏蔽結(jié)構(gòu)的形狀是一球形,騷擾源(短線天線或小圓環(huán)天線)位于其中心,則騷擾源產(chǎn)生的電磁場分量Eθ和H?將與球表面相切,與屏蔽體的半徑無關(guān)。對于源激勵的、垂直投射到屏蔽體上的球面波,其球面上各點(diǎn)的近場波阻抗是一樣的。

(2)球面波進(jìn)入屏蔽體后,將被視為平面波,因此這時屏蔽體的阻抗是平面波的波阻抗Z2。對于導(dǎo)電材料,能夠證明這一假定是正確的。因?yàn)槲覀円呀?jīng)看到在這種情況下,良導(dǎo)體中的波長和相移常數(shù)分別為

這意味著良導(dǎo)體中的波長比空氣中的波長小得多,因此對大多數(shù)實(shí)際的屏蔽體而言,其屏蔽半徑r比屏蔽體內(nèi)的波長大得多(除在最低頻外)。

(3)透射波離開屏蔽體后,仍在(1)中確定的波阻抗中傳播,即認(rèn)為屏蔽體的厚度遠(yuǎn)小于屏蔽體的半徑。

在上述假設(shè)條件下,已經(jīng)推導(dǎo)出的計(jì)算平板屏蔽體屏蔽效能的表達(dá)式可用來計(jì)算球殼屏蔽體的屏蔽效能。此時,對于近區(qū)場,用近區(qū)波阻抗(短線天線或小圓環(huán)天線的近區(qū)波阻抗)代替波阻抗Z1。對于遠(yuǎn)區(qū)場(無論是電場還是磁場),Z1=Z0=120π,而Z2用良導(dǎo)體構(gòu)成的屏蔽體的波阻抗代替,即

5.6.3屏蔽效能計(jì)算的解析方法

設(shè)厚度為t的導(dǎo)體平板屏蔽體兩側(cè)的區(qū)域?yàn)樽杂煽臻g,則單層平板屏蔽體的屏蔽效能表達(dá)式,即式(5－78)可以簡化為

1.吸收損耗

當(dāng)電磁波通過金屬板時,金屬板感應(yīng)渦流產(chǎn)生歐姆損耗,并轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芏纳?。與此同時,渦流反磁場抵消入射波騷擾場而形成吸收損耗。工程上為了計(jì)算方便,常用金屬屏蔽材料的相對電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率來表示吸收損耗,因此,式(5－80)可以重新改寫為

式中,t為屏蔽體厚度(單位為mm);μr

為屏蔽體的相對磁導(dǎo)率;σr為屏蔽體相對于銅的電導(dǎo)率,σr=σ/σCu,銅的電導(dǎo)率σCu=5.82×107S/m;f為電磁波頻率(單位為Hz)。由此可見,吸收損耗隨屏蔽體的厚度t和頻率f的增加而增加,同時也隨著屏蔽材料的相對電導(dǎo)率σr和磁導(dǎo)率μr的增加而增加。表5－2為常用金屬材料對銅的相對電導(dǎo)率和相對磁導(dǎo)率。

由式(5－83),可根據(jù)所要求的吸收衰減量求出屏蔽體的厚度,即

2.反射損耗

電磁波在兩種媒質(zhì)(自由空間和屏蔽體)交界面的反射損耗,與兩種媒質(zhì)的特性阻抗的差別有關(guān)。一般情況下,自由空間的波阻抗比金屬屏蔽體的波阻抗大得多,即Z1?Z2,故式(5－81)可以簡化為

顯然,式(5－92)中各個常數(shù)的取值如表5－3所示。由此可見,屏蔽材料的電導(dǎo)率越高,磁導(dǎo)率越低,反射損耗就越大。

(2)場源特性。對于同一屏蔽材料,不同的場源特性有不同的反射損耗。通常,磁場反射損耗小于平面波反射損耗和電場反射損耗,即

因此,從可靠性考慮,計(jì)算總的屏蔽效能時,應(yīng)以磁場反射損耗Rm代入計(jì)算。

(3)場源至屏蔽體的距離。平面波的反射損耗Rp與距離r無關(guān),電場的反射損耗Re與距離的平方成反比,磁場的反射損耗Rm與距離的平方成正比。

(4)頻率。平面波的反射損耗Rp以頻率f的一次方的速率減小,磁場的反射損耗Rm以頻率f的一次方的速率增加,電場的反射損耗Re以頻率f的三次方的速率減小。

3.多次反射損耗

屏蔽體第二邊界的反射波反射到第一邊界后再次反射,接著又回到第二邊界進(jìn)行反射,如此反復(fù)進(jìn)行,就形成了屏蔽體內(nèi)的多次反射。一般情況下,自由空間的波阻抗比金屬屏蔽體的波阻抗大得多,即Z1?Z2,故式(5－82)可以簡化為

5.7孔隙的電磁泄漏

各種獨(dú)立封閉系統(tǒng)的殼體,大到飛機(jī)的蒙皮、軍艦的船體、戰(zhàn)車的裝甲,小至各種用電設(shè)備的機(jī)殼箱體,它們大部分是由金屬板材加工拼接而成的。

由于某些實(shí)際需要,在金屬板材接縫處難免存在縫隙;在金屬殼體上需開孔,例如機(jī)箱殼體上的通風(fēng)散熱孔、信息顯示窗口、電源線和信號線的出入口;在大的金屬殼體上存在駕駛艙窗口、維修檢測孔等。因此,嚴(yán)格地說任何實(shí)際封閉系統(tǒng)的金屬殼體并不是一個完整的理想屏蔽體。各種無法避

免的不連續(xù)縫隙、孔隙(孔縫)破壞了屏蔽體的完整性,從而造成電磁能量的泄漏,降低了金屬殼體的屏蔽效能。

圖5－25是一個典型機(jī)箱殼體的不完整結(jié)構(gòu),它表示一般機(jī)箱常見的孔縫結(jié)構(gòu),可歸納為以下幾種:

①接縫處的縫隙;

②通風(fēng)散熱孔;

③活動蓋板或窗蓋的連接構(gòu)件;

④各種表頭、數(shù)字顯示或指針顯示觀察窗口;

⑤控制調(diào)節(jié)軸安裝孔;

⑥指示燈座、保險絲座、電源開關(guān)和操作按鍵安裝孔;

⑦電源線、信號線安裝孔。圖5－25典型機(jī)箱殼體不連續(xù)結(jié)構(gòu)示意圖

5.7.1金屬板縫隙的電磁泄漏

由于接合表面不平整、清洗不干凈、焊接質(zhì)量不好、緊固螺釘(鉚釘)之間存在孔隙等原因,在屏蔽體上的接縫處會形成縫隙(seam),如圖5－26(a)所示?？p隙是沿其長度在不同的連接處產(chǎn)生電接觸的長的窄縫,能夠把縫隙看做是一系列的窄縫?？p隙的等效阻抗由一電阻性和電容性元件并聯(lián)組成,如圖5－26(b)所示。由于存在電容性元件,接縫阻抗隨著頻率的降低而減小,于是屏蔽效能也隨之減小,縫隙阻抗的大小受許多因素影響,如縫隙表面的材料、接觸壓力、面積等。

為了分析縫隙的電磁泄漏,設(shè)在圖5－26所示的縫隙模型中,縫隙長度為無限長,縫隙寬度為g,金屬板的厚度為t。在平面電磁波的作用下,縫隙中的波阻抗大于自由空間的波阻抗(基于波導(dǎo)理論),在縫隙入口處產(chǎn)生波阻抗的突變,導(dǎo)致反射損耗。電磁波在縫隙內(nèi)傳輸時也會產(chǎn)生傳輸損耗。因此,縫隙的總損耗包括反射損耗和傳輸損耗。

當(dāng)屏蔽殼體存在縫隙時,通常磁場泄漏的影響要比電場泄漏的影響大。在大多數(shù)情況下,采用減小磁場泄漏的方法也更適用于減小電場的泄漏。因此,要著重研究減小磁場的泄漏。

通過金屬板上無限長縫隙泄漏的磁場為

式中,H0、Hg分別表示金屬板前、后側(cè)面的磁場強(qiáng)度。由式(5－94)可見,縫隙深而窄(t>g),電磁泄漏就小。與無縫隙的情況相比,如果要求經(jīng)縫隙泄漏的電磁場與經(jīng)金屬板吸收衰減后的電磁場強(qiáng)度相同,并使Hg=Ht=H0e-t/δ

(這相當(dāng)于無縫隙時的屏蔽效果),則g=πδ。

通過縫隙的傳輸損耗(也可看做縫隙的吸收損耗)為

由式(5－95)可見,當(dāng)g=t時,通過縫隙的傳輸損耗為27dB。

設(shè)縫隙波阻抗與自由空間波阻抗的比值為k。在近區(qū)磁場中,k=g/(πr)(r為縫隙離場源的距離);在遠(yuǎn)區(qū)平面波電磁場中,k=j6.69×10-5fg,其中f為騷擾源頻率,單位為MHz;g為縫隙寬度,單位為cm。因此,波阻抗突變引起的反射損耗為

最后得到的縫隙總的屏蔽效能為

5.7.2金屬板孔隙的電磁泄漏

許多屏蔽體需要開散熱孔、導(dǎo)線引入/引出孔、調(diào)節(jié)軸安裝孔等,形成孔隙的電磁泄漏。屏蔽體不連續(xù)性所導(dǎo)致的電磁泄漏量主要依賴于孔隙的最大線性尺寸(不是孔隙的面積)、波阻抗、騷擾源的頻率。

如圖5－27所示,設(shè)金屬屏蔽板上有尺寸相同的n個圓孔、方孔或矩形孔,每個圓孔的面積為q,每個矩形孔的面積為Q,屏蔽板的整體面積為F。圖5－27金屬屏蔽板上的孔隙

假定孔隙的面積與整個屏蔽板面積相比極小,即∑q?F或∑Q?F。假定孔隙的最大線性尺寸遠(yuǎn)小于騷擾源的波長,即對于圓孔,其直徑D?λ;對于矩形孔,其長邊b?λ。設(shè)金屬屏蔽板外側(cè)表面的磁場為H0,通過孔隙泄漏到內(nèi)部空間的磁場為Hh,則孔隙的傳輸系數(shù)如下:

電磁場透過屏蔽體大體有以下兩個途徑,即透過屏蔽體的傳輸和透過屏蔽體上的孔隙的傳輸。這兩個傳輸途徑實(shí)際上是互不相關(guān)的,因此在計(jì)算屏蔽效能時可以分成兩部分進(jìn)行:

(1)假定屏蔽殼體是理想封閉的導(dǎo)體金屬板,即在無縫隙屏蔽殼體的情況下,計(jì)算金屬板的傳輸系數(shù)Tt。通過計(jì)算,選擇屏蔽殼體的材料及其厚度。

(2)假定屏蔽殼體是理想的導(dǎo)體金屬板,即在電磁場只能透過屏蔽殼體上孔隙的情況下,計(jì)算孔隙的傳輸系數(shù)Th。通過計(jì)算,確定屏蔽殼體的結(jié)構(gòu)。

設(shè)透過屏蔽殼體和透過屏蔽殼體上的孔隙的電磁場矢量在空間同相且相位相同,則具有孔隙的金屬板的總傳輸系數(shù)為

則總的屏蔽效能為

由式(5－100)可見,對于有孔隙的金屬板來說,即使選擇的屏蔽材料具有良好的屏蔽性能,如果屏蔽結(jié)構(gòu)處理不當(dāng),孔隙很大,孔隙的傳輸系數(shù)很大,則總的屏蔽效能仍然是很低的。因此,實(shí)際的屏蔽效果決定于縫隙和孔隙所引起的電磁泄漏,而不是決定于屏蔽材料本身的屏蔽性能。

孔隙的電磁泄漏與孔隙的最大線性尺寸、孔隙的數(shù)量和騷擾源的波長有密切關(guān)系。隨著頻率的增高,孔隙電磁泄漏將更嚴(yán)重。在相同面積的情況下,縫隙比孔隙的電磁泄漏嚴(yán)重,矩形孔比圓形孔的電磁泄漏嚴(yán)重。當(dāng)縫隙長度接近工作波長時,縫隙就成為電磁波輻射器,即縫隙天線。因此,對于孔隙,要求其最大線性尺寸小于λ/5;對于縫隙,要求其最大線性尺寸小于λ/10,其中λ為最小工作波長。

【例5－2】在3m×3m×3m米的屏蔽室上有一個0.8m×2m米的門,要求在門的四周每隔20mm有一個電氣連接。設(shè)門框與門扇的間距為1mm。試求通過門縫隙的傳輸系數(shù)和屏蔽效能。

【解】求門縫隙的傳輸系數(shù)和屏蔽效能時,可以暫不考慮屏蔽室其他孔隙的作用。根據(jù)題意,可以求得門四周共有280個縫隙,其中門的側(cè)邊縫隙有200個。考慮最不利的情況,設(shè)感應(yīng)電流橫過門側(cè)邊縫隙,則n=200。另外,a=1mm,b=20mm,b/a=20,k=6.78。Q=1×20mm2,F=3×3×6=54m2。將上述值代入矩形孔隙的傳輸系數(shù)表達(dá)式,即式(5－99)得

5.7.3截止波導(dǎo)管的屏蔽效能

帶孔隙的金屬板、金屬網(wǎng),對超高頻以上的頻率基本上沒有屏蔽效果。因此,超高頻以上的頻率需要采用截止波導(dǎo)管來屏蔽。波導(dǎo)管實(shí)質(zhì)上是高通濾波器,它對在其截止頻率以下的所有頻率都具有衰減作用。作為截止波導(dǎo)管,其長度比其橫截面直徑或最大線性尺寸至少要大三倍。截止波導(dǎo)管常有圓形截面和矩形截面兩種,如圖5－28所示。圖5－28金屬波導(dǎo)管圖5－29蜂窩狀通風(fēng)孔及六角形波導(dǎo)管

設(shè)計(jì)截止波導(dǎo)管時,首先應(yīng)根據(jù)騷擾場的最高頻率f來確定波導(dǎo)管的截止頻率fc,使f?fc,一般取fc=(5~10)f。其次,根據(jù)圓形波導(dǎo)管或矩形波導(dǎo)管的截止頻率計(jì)算其橫截面的內(nèi)尺寸。最后,按要求的屏蔽效能計(jì)算截止波導(dǎo)管的長度,一般要使l?3d、l?3W或l?3b。

5.7.4孔陣的電磁屏蔽效能

為了通風(fēng)散熱,往往需要在屏蔽殼體上開一系列的小孔形成孔陣。根據(jù)孔隙屏蔽的原理可知,在相同面積上,將較大的通風(fēng)孔改成孔徑較小的多孔陣列,可減小通風(fēng)孔的孔徑,提高屏蔽效能。圖5－30所示為孔陣的幾種形式。圖中c表示小圓孔和小方孔中心的間距;d表示小圓孔的直徑;b表示小方孔的邊長;D表示圓形板的直徑;l1、l2表示矩形板的長、寬尺寸。圖5－30屏蔽殼體上的小孔陣

設(shè)屏蔽殼體的厚度為t,則通風(fēng)孔陣列的屏蔽效能可按下面的幾種形式分別計(jì)算:

(1)矩形板上的圓孔陣列(見圖5－30(a))。

電場的屏蔽效能:

(2)矩形板上的方孔陣列(見圖5－30(b))。

(3)圓形板上的圓孔陣列(見圖5－30(c))。

(4)圓形板上的方孔陣列(見圖5－30(d))。

5.7.5通風(fēng)窗孔的屏蔽效能

影響通風(fēng)窗口屏蔽效能的因素主要有場源特性、場源頻率、屏蔽體至場源的距離、窗口面積、窗口形狀、屏蔽體的材料特性和屏蔽體厚度等。通風(fēng)窗口的屏蔽效能可表示為

式中,前三項(xiàng)分別對應(yīng)于實(shí)心型屏蔽體(無孔縫屏蔽體)的屏蔽效能計(jì)算公式中的吸收損耗、反射損耗和多次反射損耗,只是函數(shù)關(guān)系不同;后三項(xiàng)是針對非實(shí)心型屏蔽引入的修正項(xiàng)。

各項(xiàng)的計(jì)算如下:

(1)吸收損耗A。A是不連續(xù)性引入的吸收損耗。當(dāng)入射電磁波的頻率遠(yuǎn)小于截止波導(dǎo)管的截止頻率時,孔隙可以看做截止波導(dǎo)管?？砂聪率龉接?jì)算屏蔽效能。

式中,t為孔隙的深度(單位為cm);D為圓形孔隙的直徑(單位為cm);W為與入射電場垂直的矩形孔隙的寬邊長度(單位為cm)。

(2)反射損耗R。反射損耗取決于孔隙的形狀和入射波阻抗,其計(jì)算公式是

式中,K是孔隙內(nèi)的波阻抗與自由空間波阻抗之比。

(3)多次反射損耗B。當(dāng)A>15dB時,多次反射損耗可忽略不計(jì);當(dāng)A<15dB時,多次反射損耗用下式計(jì)算:

式中,K的取值同(2)。

(4)單位面積內(nèi)孔隙數(shù)的修正系數(shù)K1。當(dāng)騷擾源至屏蔽體的距離遠(yuǎn)大于屏蔽體上的孔隙直徑時,K1的計(jì)算公式為

式中,s為每個孔隙的面積(單位為cm2);n為每單位面積(單位為cm2)中所包含的孔隙數(shù)(單位為孔隙數(shù)/cm2)。當(dāng)騷擾源非常靠近屏蔽體時,K1可以忽略不計(jì)。

(5)低頻穿透修正系數(shù)K2。K2是考慮到集膚深度與金屬網(wǎng)的孔眼尺寸或屏蔽體上的孔隙間隔可以比擬時引入的修正系數(shù)。K2的計(jì)算公式為

(6)鄰近窗孔相互耦合的修正系數(shù)K3。當(dāng)屏蔽體上的孔隙分布很密,即各個孔隙相距很近,且孔隙深度又小于孔隙的孔徑時,相鄰孔隙間的耦合作用會提高屏蔽效能。由此引入K3項(xiàng),其計(jì)算公式為

【例5－3】某飛機(jī)控制盒用鋁板材加工而成,兩側(cè)面鋁板厚度為2mm,總孔隙數(shù)為16×9個,孔隙深度t=2mm,其形狀是圓孔,孔徑D=5mm,孔隙中心間距為18mm。試求它對5MHz、50MHz和500MHz的平面電磁波的屏蔽效能。

通風(fēng)孔隙陣列所占面積為(18×15+5)×(18×8+5)=409.75(cm2),總孔隙數(shù)為16×9=144,每單位面積(cm2)中所包含的孔隙數(shù)n=144/409.75=0.3514(孔隙數(shù)/cm2),每個孔隙的面積s=πD2/4=π×0.52/4=0.1963(cm2)。所以修正系數(shù)K1為

電子、電氣設(shè)備機(jī)殼用于抵抗來自機(jī)殼內(nèi)部的電磁場以及機(jī)殼外部其他電子產(chǎn)品的電磁泄漏,必須滿足電磁兼容性(EMC)要求。然而,設(shè)備機(jī)殼的完整性常常被用于提供可見性、通風(fēng)以及檢修的縫隙和孔破壞。這樣的開口能夠使外部電場、磁場透入到設(shè)備機(jī)殼的內(nèi)部空間,耦合到印制電路板(PCB)上,從而在內(nèi)部導(dǎo)體上感應(yīng)電壓和電流,降低電子電路、元器件的工作性能,甚至毀壞它們。因此,研究有孔縫的設(shè)備機(jī)殼的電磁屏蔽效能具有重要的理論意義和應(yīng)用價值。

5.8有孔陣矩形機(jī)殼屏蔽效能公式化

屏蔽效能(ShieldingEffectiveness,SE)是衡量設(shè)備電磁兼容性的重要技術(shù)指標(biāo),其定義為沒有屏蔽體時觀測點(diǎn)的場強(qiáng)幅度與存在屏蔽體時同一觀測點(diǎn)的場強(qiáng)幅度之比,以分貝表示為

金屬機(jī)殼的屏蔽效能受到機(jī)殼材料特性、尺寸、厚度,機(jī)殼上孔縫的形狀、尺寸、數(shù)量,機(jī)殼內(nèi)部的印制電路板,以及騷擾電磁波的照射方式、極化形式和工作頻率等的顯著影響。屏蔽效能可以采用電磁邊值問題嚴(yán)格求解,也可以采用諸如時域有限差分法、傳輸線矩陣(TLM)法、矩量法、有限積分(FIT)法以及各種混合方法等電磁場數(shù)值方法來求解,還可以采用實(shí)驗(yàn)方法確定,或采用等效傳輸線法計(jì)算。基于時域或頻域電磁場數(shù)值方法的通用仿真軟件(如基于FIT的CST仿真軟件),以犧牲大量的計(jì)算機(jī)內(nèi)存和時間為代價獲得計(jì)算精度,沒有良好的數(shù)理基礎(chǔ)和計(jì)算電磁學(xué)專業(yè)知識、不熟悉軟件使用的設(shè)計(jì)者難以觀察到設(shè)計(jì)參數(shù)對屏蔽效能的影響。

等效傳輸線法提供了一種概念清楚、使設(shè)計(jì)者易于分析設(shè)計(jì)參數(shù)對屏蔽效能的影響并且快速計(jì)算出屏蔽效能的方法。MartinPaulRobinson等學(xué)者提出了計(jì)算含單個孔、沒有加載PCB的矩形金屬機(jī)殼屏蔽效能的等效傳輸線法;DavidW.P.Thomas等學(xué)者提出了計(jì)算含單個孔、加載PCB的矩形金屬機(jī)殼屏蔽效能的等效傳輸線法;ParisaDehkhoda等學(xué)者介紹了計(jì)算含孔陣、沒有加載PCB的矩形金屬機(jī)殼屏蔽效能的等效傳輸線法。

下面將矩形金屬機(jī)殼表示為一段終端短路的波導(dǎo),將含單孔的矩形金屬機(jī)殼前面板等效為兩端短路的共面?zhèn)鬏斁€,將含孔陣的矩形金屬機(jī)殼前面板等效表示為導(dǎo)納,建立含孔陣、加載PCB的矩形金屬機(jī)殼的波導(dǎo)等效電路模型,提出計(jì)算含孔陣、加載PCB的矩形金屬機(jī)殼屏蔽效能的等效傳輸線法,推導(dǎo)其解析表達(dá)式,進(jìn)而分析印制電路板的加載效應(yīng)。

5.8.1理論分析

1.小孔陣導(dǎo)納

圖5－31表示無限大金屬平板上周期性二維孔陣的兩種幾何結(jié)構(gòu)。對于垂直入射平面波,無限大薄金屬平板上的小孔陣相當(dāng)于與TEM模傳輸線并聯(lián)的一個電感性電納。假設(shè)孔陣沒有電阻性損耗,孔間距dh、dv遠(yuǎn)小于波長,孔直徑d小于孔間距,且遠(yuǎn)小于波長,則圖5－31所示兩種結(jié)構(gòu)的歸一化并聯(lián)導(dǎo)納近似為圖5－31無限大金屬平板上的孔陣二維結(jié)構(gòu)

圖5－33孔陣居中的部分穿透機(jī)殼壁

實(shí)際的PCB包含導(dǎo)電面、有耗介質(zhì)、金屬印制線和各種元器件,當(dāng)這些相關(guān)細(xì)節(jié)不能夠獲得時,就不可能在設(shè)計(jì)階段詳細(xì)地建立這種復(fù)雜系統(tǒng)的模型。為了求屏蔽效能,可以應(yīng)用實(shí)際PCB的宏觀模型。期望出現(xiàn)在機(jī)殼內(nèi)部完全填充的PCB能顯著抑制電磁波。PCB引起的電磁波抑制能夠用一塊厚度近似等于PCB厚度t且完全填充波導(dǎo)橫截面的有耗介質(zhì)近似表示。如果有耗介質(zhì)塊的有效相對介電常數(shù)為εr',有效電導(dǎo)率為σ,那么對于矩形機(jī)殼內(nèi)部有耗介質(zhì)塊加載區(qū)域中傳播的TE10模,其傳播特性為

式中,分別

是頻率、自由空間中的波長、特性阻抗和介電常數(shù)。

3.屏蔽效能表達(dá)式

假設(shè)金屬機(jī)殼由理想導(dǎo)體構(gòu)成,那么垂直入射到含孔陣?yán)硐雽?dǎo)體機(jī)殼上的電磁波僅能夠從孔陣透入機(jī)殼內(nèi)部。因此組合上述各部分的模型,就可以建立平面電磁波垂直照射加載PCB的含孔陣矩形機(jī)殼的等效電路,如圖5－32(b)所示。

依據(jù)上述等效電路和戴維南定律,孔陣處的等效電壓源及其阻抗為

5.8.2結(jié)果與討論

選取含圓孔陣矩形金屬機(jī)殼的尺寸為a×b×c=300mm×120mm×300mm,壁厚為2mm。PCB與孔陣所在平面平行,尺寸為296mm×116mm×1mm,置于距孔陣面100mm處的機(jī)殼內(nèi)部。計(jì)算分析中將實(shí)際PCB以一塊有耗介質(zhì)等效,電導(dǎo)率σ=0.22S/m,介電常數(shù)εr=2.65。觀測點(diǎn)P設(shè)定在機(jī)殼的中心,即距孔陣面150mm且與孔陣面平行的平面中心。圓孔陣面積l×w=90mm×50mm,位于孔陣面中心?？钻囍械拿總€小圓孔直徑d=10mm,孔陣長度l方向的孔間距dh等于孔陣寬度w方向的孔間距dv,即dh=dv=20mm?？钻囍锌椎膫€數(shù)為5×3。平面電磁波垂直孔陣面入射到含圓孔陣矩形金屬機(jī)殼上,頻率范圍是200~1000MHz。

圖5－34表示觀測點(diǎn)處,本書方法、CST仿真以及文獻(xiàn)[2](沒有加載PCB)的電場屏蔽效能。從圖中可以看出,本書方法與CST仿真結(jié)果良好吻合。機(jī)殼沒有加裝PCB時,本書提出的等效電路模型及電場屏蔽效能解析表達(dá)式可以簡化為文獻(xiàn)[2]的結(jié)果。由此可見,本書提出的等效電路模型及電場屏蔽效能解析表達(dá)式是有效的。圖5－34不同方法屏蔽效能的比較

圖5－35表示PCB厚度對腔體屏蔽效能的影響。從圖5－35中可以看出,PCB厚度對諧振頻率有影響,諧振頻率隨PCB厚度的增加而降低,也就是說PCB越厚,諧振頻率越低。圖5－35不同厚度PCB的屏蔽效能比較

圖5－36表示不同孔徑大小與屏蔽效能的關(guān)系。結(jié)果顯示出:孔直徑越小,屏蔽效能越高。圖圖5－36不同孔徑大小的屏蔽效能比較

圖5－37描繪孔正交排列與交錯排列(如圖5－31)時含圓孔陣矩形金屬機(jī)殼的屏蔽效能比較。從圖5－37中可以看出,孔交錯夾角越小,屏蔽效果越差。在其他條件相同的情況下,正交排列孔陣的屏蔽效果優(yōu)于交錯排列孔陣的屏蔽效果。圖5-37孔交錯排列與正交排列的比較

該方法也可以用于計(jì)算含方孔陣金屬機(jī)殼的屏蔽效能,方孔可以等效為相應(yīng)的外接圓,即d=2ds。這里選取含方孔陣金屬機(jī)殼的尺寸為a×b×c=500mm×500mm×500mm,壁厚為2mm。PCB與孔陣所在平面平行,尺寸為496mm

×496mm

×2mm,置于距孔陣面150mm處的機(jī)殼內(nèi)部。觀測點(diǎn)P設(shè)定在機(jī)殼的中心,即距孔陣面250mm且與孔陣面平行的平面中心。圓孔陣面積l×w=100mm×100mm,位于孔陣面中心?？钻囍械拿總€小方孔邊長ds=20mm,孔陣長度l方向的孔間距dh等于孔陣寬度w方向的孔間距dv,即dh=dv=40mm?？钻囍蟹娇椎膫€數(shù)為3×3。平面電磁波垂直孔陣面入射到含方孔陣矩形金屬機(jī)殼上,頻率范圍是100~1000MHz。如圖5-38所示,在低于600MHz范圍內(nèi),CST仿真與本書方法非常吻合。圖5-38方孔陣與等效外接圓孔陣屏蔽效能的比較

5.8.3結(jié)論

以下結(jié)論基于含圓孔陣矩形金屬機(jī)殼的屏蔽效能主要受最低波導(dǎo)模TE10的影響,以及機(jī)殼材料為理想導(dǎo)體的假設(shè)。機(jī)殼沒有加載PCB時,本節(jié)提出的等效電路及其解析表達(dá)式能夠簡化為已有文獻(xiàn)的結(jié)果。對于具體的加載印制電路板的含圓孔陣矩形機(jī)殼,用本節(jié)方法計(jì)算的屏蔽效能與CST仿真結(jié)果吻合良好。計(jì)算結(jié)果表明,孔直徑越小,屏蔽效能越高,屏蔽效果越好;在所考慮的頻率范圍內(nèi),加載PCB(有耗介質(zhì)塊)可以顯著提高機(jī)殼的屏蔽效能;正交排列孔陣的屏蔽效果優(yōu)于交錯排列孔陣的屏蔽效果;保持孔陣中孔數(shù)目不變,孔間距越大,屏蔽效能越高。另外,在所考慮的頻率范圍內(nèi),此方法還可以用于計(jì)算方孔陣的屏蔽效能。

5.9抑制電磁泄漏的工程措施

實(shí)際的屏蔽殼體往往有縫隙、孔隙,引起導(dǎo)電不連續(xù)性,產(chǎn)生電磁泄漏,使屏蔽效能遠(yuǎn)低于無孔縫的完整屏蔽殼體的理論計(jì)算值。因此,屏蔽設(shè)計(jì)、屏蔽技術(shù)的關(guān)鍵是如何保證屏蔽殼體的完整性,使其屏蔽效能盡可能不要降低。如何保證屏蔽殼體的完整性?工程實(shí)踐中應(yīng)采取什么技術(shù)措施?這是我們將要討論的主題。

1.導(dǎo)電襯墊

屏蔽殼體上的永久性縫隙應(yīng)采用焊接工藝密封,目前采用氬弧焊,氬弧焊還可以保證焊接面的平整。非永久性配合面形成的縫隙(接縫)通常采用螺釘緊固連接,但由于配合面不平整或變形,屏蔽效能會下降。導(dǎo)電襯墊(conductivegasket)也稱為EMI襯墊(EMIgasket),是減小配合面不平整或變形的重要屏蔽材料,已經(jīng)被廣泛應(yīng)用。通常對導(dǎo)電襯墊的基本要求為:

(1)導(dǎo)電襯墊應(yīng)有足夠的彈性和厚度,以補(bǔ)償螺栓壓緊接縫時所出現(xiàn)的不均勻性。

(2)導(dǎo)電襯墊所用材料應(yīng)耐腐蝕,并與屏蔽殼體材料的電化學(xué)性能相容,即應(yīng)該選擇與接觸電位接近的材料作為接觸面,防止電化學(xué)腐蝕。

(3)導(dǎo)電襯墊的轉(zhuǎn)移阻抗應(yīng)盡可能低(見圖5－39)。設(shè)導(dǎo)電襯墊一側(cè)存在電流I時,另一側(cè)有電壓U,則轉(zhuǎn)移阻抗為ZT=U/I。轉(zhuǎn)移阻抗越低,屏蔽效能就越高,電磁泄漏越小。

(4)導(dǎo)電襯墊的壓縮變形或壽命符合要求。圖5－39轉(zhuǎn)移阻抗的定義

下面介紹幾種導(dǎo)電襯墊。

(1)卷曲螺旋彈簧。卷曲螺旋彈簧(見圖5－40)用薄的窄帶金屬材料繞制而成,它容易與不平整的接合面配合接觸,能在兩接合面之間形成低的轉(zhuǎn)移阻抗。卷曲螺旋彈簧的直徑范圍在1.25~25mm之間。螺旋管EMI襯墊就是根據(jù)這種原理制成的,有普通型和高性能型兩類。普通型由不銹鋼繞制而成,能提供100dB以上的屏蔽效能,適用于各種普通設(shè)備。高性能型由鍍錫鈹銅繞制而成,屏蔽效能可達(dá)160dB,抗化學(xué)腐蝕性能好,可滿足各種軍用設(shè)備及抗惡劣環(huán)境的要求。圖5－40卷曲螺旋彈簧

(2)卷曲螺旋屏蔽條。卷曲螺旋屏蔽條由不銹鋼螺旋管與帶背膠的發(fā)泡氯丁橡膠條連接構(gòu)成。螺旋管的直徑比橡膠條的厚度大25%。帶背膠的橡膠條用來固定螺旋管襯墊并提供密封環(huán)境,十分便于安裝。安裝時既可沿屏蔽殼體周邊連續(xù)安裝,也可以斷續(xù)安裝。

(3)高性能型屏蔽條。高性能型屏蔽條由螺旋管與實(shí)心硅橡膠條或氟硅橡膠條連接構(gòu)成,也可與發(fā)泡硅橡膠條連接構(gòu)成。實(shí)心硅橡膠條能提供氣體密封,能滿足防雨、防風(fēng)和防塵的要求。

(4)硅橡膠芯屏蔽襯墊。硅橡膠芯屏蔽襯墊是在螺旋管中注入硅橡膠而構(gòu)成的。這種襯墊極牢固,能承受切向運(yùn)動,并防止過量壓縮而造成襯墊損壞。

(5)指形簧片襯墊。指形簧片襯墊是由鈹青銅沖壓而成的一排分立指形襯墊結(jié)構(gòu),接合面的不平度可由各指作不同量的彎曲來予以彌合,廣泛應(yīng)用于經(jīng)常需要拆裝的屏蔽機(jī)箱或蓋板,如圖5－41所示。它提供了100%的接縫覆蓋,彈力很大,并且提供良好的電氣接觸,可以實(shí)現(xiàn)大于100dB的屏蔽效能。圖5－41指形簧片襯墊

(6)金屬編織網(wǎng)襯墊。金屬編織網(wǎng)襯墊有超軟鈹銅編織網(wǎng)空心襯墊、全編織網(wǎng)襯墊和橡膠芯編織網(wǎng)襯墊。超軟鈹銅編織網(wǎng)空心襯墊壓縮75%時,其形