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PCB电磁屏蔽详解电磁兼容中的屏蔽技术屏蔽是利用屏蔽体来阻挡或减少电磁能传输的一种重要的防护手段。
屏蔽技术用来抑制电磁噪声沿着空间的传播，即切断辐射电磁噪声的传播途径，通常用金属材料或磁性材料把所需屏蔽的区域包围起来，使屏蔽体内外的“场”相互隔离。
屏蔽作为电磁兼容控制的重要手段，可以有效的抑制电磁干扰。
电磁干扰能量通过传导性耦合和辐射性耦合来进行传输。
为满足电磁兼容性要求，对传导性耦合需采用滤波技术，即采用EMI滤波器件加以抑制；对辐射性耦合则需采用屏蔽技术加以抑制。
目前的各种电子设备，尤其是军用电子设备，通常都采用屏蔽技术解决电磁兼容中的问题。
屏蔽按其机理可分为电场屏蔽，磁场屏蔽和电磁屏蔽。
电场屏蔽电场的屏蔽是为了抑制寄生电容耦合（电场耦合）,隔离静电或电场干扰。
寄生电容耦合:由于产品内的各种元件和导线都具有一定电位,高电位导线相对的低电位导线有电场存在,也即两导线之间形成了寄生电容耦合。
通常把造成影响的高电位叫感应源,而被影响的低电位叫受感器。
实际上凡是能幅射电磁能量并影响其它电路工作的都称为感应源（或干扰源）,而受到外界电磁干扰的电路都称为受感器。
静电防护的方法:建立完善的屏蔽结构,带有接地的金属屏蔽壳体可将放电电流释放到地;内部电路如果要与金属外壳相连时,要用单点接地,防止放电电流流过内部电路;在电缆入口处增加保护器件;在印制板入口处增加保护环（环与接地端相连）。
磁场屏蔽磁场屏蔽是抑制噪声源和敏感设备之间由于磁场耦合所产生的干扰。
磁场屏蔽主要是依赖高导磁材料所具有的低磁阻对磁通起到分路的作用，使得屏蔽体内部的磁场大大减弱。
如图8－14所示射频磁屏蔽是利用良导体在入射高频磁场作用下产生涡流,并由涡流的反磁通抑制入射磁场。
常用屏蔽材料有铝、铜及铜镀银等。
电磁屏蔽电磁屏蔽是解决电磁兼容问题的重要手段之一,大部分电磁兼容问题都可以通过电磁屏蔽来解决。
用电磁屏蔽的方法来解决电磁干扰问题的最大好处是不会影响电路的正常工作,因此不需对电路做任何修改。
浅谈电磁场屏蔽【摘要】阐述了三种电磁场屏蔽的屏蔽原理，在屏蔽材料的选取、屏蔽效果、应用范围等方面对三者进行了比较。
【关键词】电磁场屏蔽；屏蔽原理；屏蔽材料；屏蔽效果0引言随着电子技术的发展，越来越多的电子电气设备进入人们的生活，电磁污染日益严重。
另一方面，由于电子电气设备小型化的要求，极易受外界电磁干扰而使其产生误动作，从而带来严重后果。
因此人们越来越重视电子产品的电磁兼容性（EMC），电磁场的屏蔽就是电磁兼容技术的主要措施之一。
根据条件的不同，电磁场的屏蔽一般可以分为三类：静电屏蔽、静磁屏蔽和高频电磁场的屏蔽。
三种屏蔽的共同点是防止外界的电磁场进入到某个需要保护的区域中去。
但是由于所要屏蔽的场的特性不同，因而对屏蔽材料的要求也就不一样。
1静电屏蔽静电屏蔽的目的是防止外界的静电场进入到某个区域。
实际上对于变化很慢的交流电而言，它周围的电场几乎和静电场一样，只是电荷的分布周期性地变化而已。
因此防止低频交流电的电场，也可以归结为静电屏蔽一类。
静电屏蔽对导体壳的厚度和电导率无特别要求，但对于低频交流电场，屏蔽壳要选电导率高一点的材料。
图1空腔导体屏蔽外电场静电屏蔽分为外屏蔽和全屏蔽。
空腔导体内无电荷，在外电场中处于静电平衡时，其内部的场强总等于零（图1），因此外电场不可能对其内部空间发生任何影响。
若空腔导体内有带电体，在静电平衡时，它的内表面将产生等量异号的感应电荷，外表面会产生等量同号的感应电荷（图2），此时感应电荷的电场将对外界产生影响。
这时空腔导体只能屏蔽外电场，却不能屏蔽内部带电体对外界的影响，所以叫外屏蔽。
如果外壳接地，即使内部有带电体存在，内表面感应的电荷与带电体所带的电荷的代数和为零，而外表面产生的感应电荷通过接地线流入大地（图3）。
此时外界无法影响壳内空间，内部带电体对外界的影响也随之消除，所以这种屏蔽叫做全屏蔽。
实际使用中一般均采用接地的屏蔽方法，且金属外壳不必严格完全封闭，用金属网罩代替金属壳体也可达到类似的静电屏蔽效果。
电磁兼容解决方案电磁兼容（Electromagnetic Compatibility，缩写为EMC）是指各种电子设备在相互之间和与外界电磁环境之间能够共存并正常工作的能力。
随着现代电子技术的迅猛发展，电磁兼容问题越来越引起人们的关注。
本文将介绍一些电磁兼容解决方案，帮助人们更好地理解和解决电磁兼容问题。
一、电磁屏蔽技术1.1 电磁屏蔽材料的选择：合适的电磁屏蔽材料可以有效地抑制电磁辐射和电磁干扰。
常用的电磁屏蔽材料包括导电材料、磁性材料和吸波材料等。
选择合适的材料要考虑其导电性、磁性和吸波性能等因素。
1.2 电磁屏蔽结构设计：电磁屏蔽结构的设计要考虑到电磁波的传播路径和干扰源的位置。
常用的屏蔽结构包括金属盒子、金属屏蔽罩和金属屏蔽板等。
合理的结构设计可以最大限度地减少电磁辐射和电磁干扰。
1.3 电磁屏蔽效果测试：为了验证电磁屏蔽的效果，需要进行相应的测试。
常用的测试方法包括电磁屏蔽效果测试仪器的使用和电磁屏蔽效果的测量等。
测试结果可以帮助人们评估电磁屏蔽的效果，并对其进行改进。
二、地线设计2.1 地线的作用：地线是电子设备中非常重要的一部分，它可以提供电流的回路和电磁辐射的消除路径。
合理的地线设计可以有效地减少电磁干扰和提高电磁兼容性。
2.2 地线的布线方式：地线的布线方式有单点接地、多点接地和层次接地等。
不同的布线方式适用于不同的电子设备和电磁环境。
合理的布线方式可以减少电磁辐射和电磁干扰。
2.3 地线的阻抗匹配：地线的阻抗匹配是地线设计中需要注意的一个重要问题。
合理的阻抗匹配可以提高地线的传输效率和抑制电磁干扰的能力。
三、滤波器的应用3.1 滤波器的种类：滤波器是一种常用的电磁兼容解决方案，可以用于抑制电磁辐射和电磁干扰。
常见的滤波器包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等。
不同的滤波器适用于不同的电磁频段和干扰源。
3.2 滤波器的参数选择：选择合适的滤波器参数是滤波器设计中的关键问题。
电磁屏蔽技术原理概述摘要：讨论了电磁屏蔽技术，包括电磁屏蔽的技术原理、屏蔽资料的功用和运用场所、屏蔽技术的本卷须知、屏蔽效能的检测以及特殊部位的屏蔽措施。
关键词：电磁屏蔽；屏蔽资料；屏蔽效能引言近几年来，随着电磁兼容任务的展开，电磁屏蔽技术运用得越来越普遍。
为了对电磁屏蔽技术有更深化的了解，应当对屏蔽资料的功用和运用场所、屏蔽技术的本卷须知、屏蔽效能的检测以及特殊部位的屏蔽措施等停止更深化的讨论。
1 电磁屏蔽的技术原理电磁屏蔽是电磁兼容技术的主要措施之一。
即用金属屏蔽资料将电磁搅扰源封锁起来，使其外部电磁场强度低于允许值的一种措施；或用金属屏蔽资料将电磁敏感电路封锁起来，使其外部电磁场强度低于允许值的一种措施。
1.1 静电屏蔽用完整的金属屏蔽体将带正电导体包围起来，在屏蔽体的内侧将感应出与带电导体等量的负电荷，外侧出现与带电导体等量的正电荷，假设将金属屏蔽体接地，那么外侧的正电荷将流入大地，外侧将不会有电场存在，即带正电导体的电场被屏蔽在金属屏蔽体内。
1.2 交变电场屏蔽为降低交变电场对敏感电路的耦合搅扰电压，可以在搅扰源和敏感电路之间设置导电性好的金属屏蔽体，并将金属屏蔽体接地。
交变电场对敏感电路的耦合搅扰电压大小取决于交变电场电压、耦合电容和金属屏蔽体接地电阻之积。
只需设法使金属屏蔽体良好接地，就能使交变电场对敏感电路的耦合搅扰电压变得很小。
电场屏蔽以反射为主，因此屏蔽体的厚度不用过大，而以结构强度为主要思索要素。
1.3 交变磁场屏蔽交变磁场屏蔽有高频和低频之分。
低频磁场屏蔽是应用高磁导率的资料构成低磁阻通路，使大局部磁场被集中在屏蔽体内。
屏蔽体的磁导率越高，厚度越大，磁阻越小，磁场屏蔽的效果越好。
当然要与设备的重量相协调。
高频磁场的屏蔽是应用高电导率的资料发生的涡流的反向磁场来抵消搅扰磁场而完成的。
1.4 交变电磁场屏蔽普通采用电导率高的资料作屏蔽体，并将屏蔽体接地。
它是应用屏蔽体在高频磁场的作用下发生反方向的涡流磁场与原磁场抵消而削弱高频磁场的搅扰，又因屏蔽体接地而完成电场屏蔽。
电磁屏蔽理论分析随着现代科学技术的发展，各种电子电气设备为人们的日常生活及社会建设提供了很大帮助，同时由此产生的电磁辐射与干扰问题又制约着人们的生产和生活，它不仅影响通讯甚至直接威胁到人类的健康及我们赖以生存的自然环境，因此有关电磁屏蔽问题受到人们的极大关注。
所谓电磁屏蔽就是利用导电或导磁材料将电磁辐射限制在某一规定的空间X围内，按其原理可以分为电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁屏蔽。
一、静电屏蔽1、外电场屏蔽下图1为利用导体空腔屏蔽外部静电场的原理示意图。
A 为需要屏蔽的物体，S为导体屏蔽空腔，在静电平衡条件下空腔外表面两侧感应出等量异号的电荷，电力线终止于导体外表面上，整个腔为等位体，腔内无电力线，因而实现腔内物体不受外电场影响的目的。
图12、内电场的屏蔽当屏蔽带电体的电场时，除了要用导体空腔将带电体屏蔽起来外，还必须将屏蔽空腔接地。
图2为屏蔽腔不接地状态下的电力线分布情况，屏蔽腔的内表面感应出于带电体等量的负电荷，外表面感应出等量的正电荷。
若将屏蔽腔接地，如图3所示屏蔽空腔外表面所感应的电荷将通过接地线流入大地，外部电场消失，电力线被限制在屏蔽空腔内部起到屏蔽作用。
图2 图3二、稳横磁场的屏蔽静磁屏蔽的目的是防止外界的静磁场和低频电流的磁场进入到某个需要保护的区域，其依据的原理是利用高导磁材料所具有的低磁阻特性，使磁感线大部分从磁性介质中穿过，从而导致磁场在磁性介质中明显加强, 而在磁性介质所包围的区域内则明显减弱，起到屏蔽作用。
如图4所示。
图4定量分析如下图n为界面法线单位矢量，从介质1指向介质2，由边界条件12u u>>(1)()21n B B⋅-=（2）其中sJ为面电流密度，对于稳恒磁场，sJ=0()12n H H⨯-=（3）由（2）（3），得2211sin sinH Hθθ=（4）分界面n2u1u22H B2θ1θ11H B2211cos cos B B θθ=（5）又BH u=，得 212121sin sin B Bu u θθ= （6） 由（5）（6）得1122tan tan u u θθ= （7） 由（7）可知当12u u >>时，得12θθ>>，从而由1221cos cos B B θθ=得12B B >>。
电磁场理论中的电磁干扰与屏蔽技术电磁干扰是指电磁场中的能量传播过程中，由于各种原因产生的不受控制的能量扩散，从而对电子设备的正常工作产生不良影响。
在现代社会中，电子设备的广泛应用使得电磁干扰问题变得日益突出。
为了解决这一问题，人们不断研究电磁干扰的原理和屏蔽技术，以保证电子设备的可靠性和稳定性。
在电磁场理论中，电磁干扰主要分为辐射干扰和导入干扰两种类型。
辐射干扰是指电子设备本身产生的电磁辐射对周围其他设备产生的干扰，而导入干扰则是指外部电磁场对电子设备的干扰。
为了解决辐射干扰问题，人们通常采用屏蔽技术，即在电子设备周围建立一个屏蔽体，将电磁辐射能量吸收或反射，以减少对周围设备的干扰。
常见的屏蔽材料包括金属、导电涂料和金属纤维等，它们具有良好的导电性和电磁波吸收性能，能够有效地屏蔽电磁辐射。
然而，屏蔽技术并不能完全解决电磁干扰问题。
导入干扰是一种更为复杂的干扰形式，它不仅受到电子设备本身的电磁屏蔽能力的限制，还受到外部电磁场的影响。
为了解决导入干扰问题，人们需要对电磁场进行精确的测量和分析，并采取相应的措施进行干扰抑制。
常见的干扰抑制技术包括滤波技术、隔离技术和接地技术等。
滤波技术是指通过滤波器对电磁信号进行处理，将干扰信号滤除或衰减到可接受的范围内。
滤波器通常由电容、电感和电阻等元件组成，通过选择合适的元件参数和电路拓扑结构，可以实现对特定频率范围内的信号进行滤波。
隔离技术是指通过隔离器将受干扰设备与干扰源之间的电磁耦合降低到最低限度。
隔离器通常由电磁屏蔽材料制成，能够有效地隔离电磁场的传播。
接地技术是指通过良好的接地系统，将设备的地电位与周围环境的地电位保持一致，减少因地电位差引起的干扰。
除了滤波技术、隔离技术和接地技术，还有一些其他的电磁干扰抑制技术，如电磁屏蔽材料的优化设计、电磁兼容性设计和电磁辐射测试等。
电磁屏蔽材料的优化设计是指通过调整材料的物理性质和结构，提高其屏蔽性能。
电磁兼容性设计是指在电子设备的设计过程中，考虑到电磁干扰和抗干扰的问题，采取合适的措施降低干扰水平。
电场,磁场,电磁场的屏蔽其实是不同的!磁场的屏蔽问题,是一个既具有实际意义又具有理论意义的问题.根据条件的不同,电磁场的屏蔽可分为静电屏蔽、静磁屏蔽和电磁屏蔽三种情况,这三种情况既具有质的区别,又具有内在的联系,不能混淆.静电屏蔽在静电平衡状态下,不论是空心导体还是实心导体;不论导体本身带电多少,或者导体是否处于外电场中,必定为等势体,其内部场强为零,这是静电屏蔽的理论基础.因为封闭导体壳内的电场具有典型意义和实际意义,我们以封闭导体壳内的电场为例对静电屏蔽作一些讨论.(一)封闭导体壳内部电场不受壳外电荷或电场影响.如壳内无带电体而壳外有电荷q,则静电感应使壳外壁带电.静电平衡时壳内无电场.这不是说壳外电荷不在壳内产生电场,根发电场.由于壳外壁感应出异号电荷,它们与q在壳内空间任一点激发的合场强为零.因而导体壳内部不会受到壳外电荷q或其他电场的影响.壳外壁的感应电荷起了自动调节作用.如果把上述空腔导体外壳接地,则外壳上感应正电荷将沿接地线流入地下.静电平衡后空腔导体与大地等势,空腔内场强仍然为零.如果空腔内有电荷,则空腔导体仍与地等势,导体内无电场.这时因空腔内壁有异号感应电荷,因此空腔内有电场.此电场由壳内电荷产生,壳外电荷对壳内电场仍无影响.由以上讨论可知,封闭导体壳不论接地与否,内部电场不受壳外电荷影响. (二)接地封闭导体壳外部电场不受壳内电荷的影响.如果壳内空腔有电荷q,因为静电感应,壳内壁带有等量异号电荷,壳外壁带有等量同号电荷,壳外空间有电场存在,此电场可以说是由壳内电荷q间接产生.也可以说是由壳外感应电荷直接产生的.但如果将外壳接地,则壳外电荷将消失,壳内电荷q与内壁感应电荷在壳外产生电场为零.可见如果要使壳内电荷对壳外电场无影响,必须将外壳接地.这与第一种情况不同.这里还须注意:①我们说接地将消除壳外电荷,但并不是说在任何情况壳外壁都一定不带电.假如壳外有带电体,则壳外壁仍可能带电,而不论壳内是否有电荷.②实际应用中金属外壳不必严格完全封闭,用金属网罩代替金属壳体也可达到类似的静电屏蔽效果,虽然这种屏蔽并不是完全、彻底的.③在静电平衡时,接地线中是无电荷流动的,但是如果被屏蔽的壳内的电荷随时间变化,或者是壳外附近带电体的电荷随时间而变化,就会使接地线中有电流.屏蔽罩也可能出现剩余电荷,这时屏蔽作用又将是不完全和不彻底的.总之,封闭导体壳不论接地与否,内部电场不受壳外电荷与电场影响;接地封闭导体壳外电场不受壳内电荷的影响.这种现象,叫静电屏蔽.静电屏蔽有两方面的意义:其一是实际意义:屏蔽使金属导体壳内的仪器或工作环境不受外部电场影响,也不对外部电场产生影响.有些电子器件或测量设备为了免除干扰,都要实行静电屏蔽,如室内高压设备罩上接地的金属罩或较密的金属网罩,电子管用金属管壳.又如作全波整流或桥式整流的电源变压器,在初级绕组和次级绕组之间包上金属薄片或绕上一层漆包线并使之接地,达到屏蔽作用.在高压带电作业中,工人穿上用金属丝或导电纤维织成的均压服,可以对人体起屏蔽保护作用.在静电实验中,因地球附近存在着大约100V/m的竖直电场.要排除这个电场对电子的作用,研究电子只在重力作用下的运动,则必须有eE<meg,可算出e<="" span=""style="overflow-wrap: break-word; margin: 0px; padding: 0px; box-sizing: border-box;"></meg,可算出e其二是理论意义:间接验证库仑定律.高斯定理可以从库仑定律推导出来的,如果库仑定律中的平方反比指数不等于2就得不出高斯定理.反之,如果证明了高斯定理,就证明库仑定律的正确性.根据高斯定理,绝缘金属球壳内部的场强应为零,这也是静电屏蔽的结论.若用仪器对屏蔽壳内带电与否进行检测,根据测量结果进行分析就可判定高斯定理的正确性,也就验证了库仑定律的正确性.最近的实验结果是威廉斯等人于1971年完成的,指出在式F=q1q2/r2±δ中,δ<(2.7±3.1)×10-16,可见在现阶段所能达到的实验精度内,库仑定律的平方反比关系是严格成立的.从实际应用的观点看,我们可以认为它是正确的.静磁屏蔽静磁场是稳恒电流或永久磁体产生的磁场.静磁屏蔽是利用高磁导率μ的铁磁材料做成屏蔽罩以屏蔽外磁场.它与静电屏蔽作用类似而又有不同.静磁屏蔽的原理可以用磁路的概念来说明.如将铁磁材料做成截面如图7的回路,则在外磁场中,绝大部份磁场集中在铁磁回路中.这可以把铁磁材料与空腔中的空气作为并联磁路来分析.因为铁磁材料的磁导率比空气的磁导率要大几千倍,所以空腔的磁阻比铁磁材料的磁阻大得多,外磁场的磁感应线的绝大部份将沿着铁磁材料壁内通过,而进入空腔的磁通量极少.这样,被铁磁材料屏蔽的空腔就基本上没有外磁场,从而达到静磁屏蔽的目的.材料的磁导率愈高,筒壁愈厚,屏蔽效果就愈显著.因常用磁导率高的铁磁材料如软铁、硅钢、坡莫合金做屏蔽层,故静磁屏蔽又叫铁磁屏蔽.静磁屏蔽在电子器件中有着广泛的应用.例如变压器或其他线圈产生的漏磁通会对电子的运动产生作用,影响示波管或显像管中电子束的聚焦.为了提高仪器或产品的质量,必须将产生漏磁通的部件实行静磁屏蔽.在手表中,在机芯外罩以软铁薄壳就可以起防磁作用.前面指出,静电屏蔽的效果是非常好的.这是因为金属导体的电导率要比空气的电导率大十几个数量级,而铁磁物质与空气的磁导率的差别只有几个数量级,通常约大几千倍.所以静磁屏蔽总有些漏磁.为了达到更好的屏蔽效果,可采用多层屏蔽,把漏进空腔里的残余磁通量一次次地屏蔽掉.所以效果良好的磁屏蔽一般都比较笨重.但是,如果要制造绝对的“静磁真空”,则可以利用超导体的迈斯纳效应.即将一块超导体放在外磁场中,其体内的磁感应强度B永远为零.超导体是完全抗磁体,具有最理想的静磁屏蔽效果,但目前还不能普遍应用.电磁屏蔽电磁场在导电介质中传播时,其场量(E和H)的振幅随距离的增加而按指数规律衰减.从能量的观点看,电磁波在导电介质中传播时有能量损耗,因此,表现为场量振幅的减小.导体表面的场量最大,愈深入导体内部,场量愈小.这种现象也称为趋肤效应.利用趋肤效应可以阻止高频电磁波透入良导体而作成电磁屏蔽装置.它比静电、静磁屏蔽更具有普遍意义.电磁屏蔽是抑制干扰,增强设备的可靠性及提高产品质量的有效手段.合理地使用电磁屏蔽,可以抑制外来高频电磁波的干扰,也可以避免作为干扰源去影响其他设备.如在收音机中,用空芯铝壳罩在线圈外面,使它不受外界时变场的干扰从而避免杂音.音频馈线用屏蔽线也是这个道理.示波管用铁皮包着,也是为了使杂散电磁场不影响电子射线的扫描.在金属屏蔽壳内部的元件或设备所产生的高频电磁波也透不出金属壳而不致影响外部设备.用什么材料作电磁屏蔽呢?因电磁波在良导体中衰减很快,把由导体表面衰减到表面值的1/e(约36.8%)处的厚度称为趋肤厚度(又称透入深度),用d表示,有电磁屏蔽,电磁场在导电介质中传播时,其场量(E和H)的振幅随距离的增加而按指数规律衰减.从能量的观点看,电磁波在导电介质中传播时有能量损耗,因此,表现为场量振幅的减小.导体表面的场量最大,愈深入导体内部,场量愈小.这种现象也称为趋肤效应.利用趋肤效应可以阻止高频电磁波透入良导体而作成电磁屏蔽装置.它比静电、静磁屏蔽更具有普遍意义.电磁屏蔽是抑制干扰,增强设备的可靠性及提高产品质量的有效手段.合理地使用电磁屏蔽,可以抑制外来高频电磁波的干扰,也可以避免作为干扰源去影响其他设备.如在收音机中,用空芯铝壳罩在线圈外面,使它不受外界时变场的干扰从而避免杂音.音频馈线用屏蔽线也是这个道理.示波管用铁皮包着,也是为了使杂散电磁场不影响电子射线的扫描.在金属屏蔽壳内部的元件或设备所产生的高频电磁波也透不出金属壳而不致影响外部设备.用什么材料作电磁屏蔽呢?因电磁波在良导体中衰减很快,把由导体表面衰减到表面值的1/e(约36.8%)处的厚度称为趋肤厚度(又称透入深度),用d表示,有其中μ和σ分别为屏蔽材料的磁导率和电导率.若电视频率f=100 MHz,对铜导体(σ=5.8×107/ ?m,μ≈μo＝4π×10-7H/m)可求出d=0．00667mm.可见良导体的电磁屏蔽效果显著.如果是铁(σ＝107/ ?m)则d=0.016mm.如果是铝(σ＝3.54×107/ ?m)则d＝0.0085mm.为了得到有效的屏蔽作用,屏蔽层的厚度必须接近于屏蔽物质内部的电磁波波长(λ=2πd).如在收音机中,若f＝500kHz,则在铜中d＝0.094mm(λ=0.59mm).在铝中d＝0.12mm(λ=0.75mm ).所以在收音机中用较薄的铜或铝材料已能得到良好的屏蔽效果.因为电视频率更高,透入深度更小些,所需屏蔽层厚度可更薄些,如果考虑机械强度,要有必要的厚度.在高频时,由于铁磁材料的磁滞损耗和涡流损失较大,从而造成谐振电路品质因素Q值的下降,故一般不采用高磁导率的磁屏蔽,而采用高电导率的材料做电磁屏蔽.在电磁材料中,因趋肤电流是涡电流,故电磁屏蔽又叫涡流屏蔽.在工频(50Hz)时,铜中的d＝9.45mm,铝中的d＝11.67mm.显然,采用铜、铝已很不适宜了,如用铁,则d＝0.172mm,这时应采用铁磁材料.因为在铁磁材料中电磁场衰减比铜、铝中大得多.又因是低频,无需考虑Q值问题.可见,在低频情况下,电磁屏蔽就转化为静磁屏蔽.电磁屏蔽和静电屏蔽有相同点也有不同点.相同点是都应用高电导率的金属材料来制作;不同点是静电屏蔽只能消除电容耦合,防止静电感应,屏蔽必须接地.而电磁屏蔽是使电磁场只能透入屏蔽体一薄层,借涡流消除电磁场的干扰,这种屏蔽体可不接地.但因用作电磁屏蔽的导体增加了静电耦合,因此即使只进行电磁屏蔽,也还是接地为好,这样电磁屏蔽也同时起静电屏蔽作用.。
无线电通信设备的电磁屏蔽技术分析无线电通信设备的电磁屏蔽技术是指通过设计和制造合适的屏蔽结构或材料，阻止或减小外部电磁场对设备内部电路的影响，从而保证设备正常工作的技术。
电磁屏蔽技术是保证无线电通信设备正常工作的重要手段，特别是在高频段上的设备，更容易受到外部电磁场的影响。
电磁屏蔽技术主要包括以下几个方面：1. 导体屏蔽：导体屏蔽是通过采用金属材料作为屏蔽结构，将电磁波反射或吸收，来达到屏蔽的目的。
例如，在手机中使用的金属外壳和天线就具有屏蔽作用，可以减少外部电磁干扰和防止电磁辐射。
2. 吸波屏蔽：吸波屏蔽是利用吸波材料来吸收电磁波能量，从而减少电磁波的反射和传输。
吸波材料通常是由导电物质和非导电材料组成，并具有良好的吸波性能和阻抗匹配性。
在无线电通信设备中，常用的吸波材料有碳粉、铁氧体、石墨等。
3. 浪漫屏蔽：浪漫屏蔽是通过设计合适的电磁波导路，将电磁波引导到特定的区域或场合，达到屏蔽效果。
例如，在手机中，天线的射频信号可以采用特殊的波导路线和金属屏蔽，将信号引导到射频模块，从而隔离其他不需要的电路。
4. 磁屏蔽：磁屏蔽是通过设计合适的电磁屏蔽结构，减小外部磁场的干扰，从而保证设备的正常工作。
例如，在大功率变频器中，由于变压器产生的强磁场对电子器件产生的影响很大，因此需要采用磁屏蔽材料对变压器进行包装，有效降低磁场干扰。
5. 地线抗干扰技术：地线抗干扰技术是通过设计合适的接地系统和地线排布方式，减小外部电磁场的影响。
在无线电通信设备中，地线抗干扰技术的主要措施包括采用较低的接地阻抗、增加共模抑制电路等。
总之，电磁屏蔽技术是保证无线电通信设备正常工作的重要手段，随着无线通信技术的发展和对电磁屏蔽技术要求的不断提高，电磁屏蔽技术也在不断地创新和发展。
关于电磁屏蔽原理与技术摘要：从电磁屏蔽的屏蔽原理出发，阐述了电磁屏蔽的分类及特点，并探讨了屏蔽材料的性能和应用场合，简要介绍了电磁屏蔽技术。
关键词：电磁屏蔽屏蔽原理屏蔽材料屏蔽效果1 引言随着电子技术的发展，人们在生产生活中使用的电子电气设备越来越多, 汽车、电子、通信、计算机及电器设备大量进人家庭,电磁波向外辐射的电磁能量正以每年7%-14%的速度递增, 电磁环境污染日益严重。
另一方面, 电子电气设备对外界电磁环境的敏感性增加, 电子电气设备由于日趋数字化、高度集成化、信号电平小量化以满足其高速化、轻量化和小型化的要求, 极易受外界电磁干扰而使其产生误动作, 从而带来严重后果。
基于上述原因，人们越来越重视电子产品的电磁兼容（EMC），电磁屏蔽技术应用得越来越广泛。
通讯产品、医疗设备、家用电器等，尤其是防止信息泄漏和增强抗干扰的军用设备，必须对设备进行电磁屏蔽，以减少环境对设备的辐射干扰或者设备对环境的电磁污染.电磁屏蔽是电磁兼容技术的主要措施之一，即用金属屏蔽材料将电磁干扰源封闭起来，使其外部电磁场强度低于允许值的一种措施；或用金属屏蔽材料将电磁敏感电路封闭起来，使其内部电磁场强度低于允许值的一种措施。
2 电磁屏蔽的分类电磁屏蔽一般可以分为三类：静电屏蔽、静磁屏蔽和高频电磁场的屏蔽。
三种屏蔽的共同点是防止外界的电磁场进入到某个需要保护的区域中去。
它们都是利用屏蔽体（具有特定性能的材料）阻止或衰减电磁干扰能量的传输，是抑制电磁干扰的重要手段之一。
但是由于所要屏蔽的场的特性不一样，因而对屏蔽材料的要求也就不一样。
2.1 静电屏蔽静电屏蔽的目的是防止外界的静电场进入到某个区域.实际上对于变化很慢（例如50Hz）的交流电而言，它周围的电场几乎和静电场一样，只是电荷的分布周期性地变化而已。
因此，防止低频（50Hz）交流电的电场也可以归结为静电屏蔽一类。
静电屏蔽是静电平衡的必然结果。
导体的静电平衡条件是其内部场强处处为零。
摘要：随着电子产品的广泛应用以及电磁环境污染的加重，对其电磁兼容性设计的要求也越来越高，作为电磁兼容设计的主要技术一屏蔽技术的研究也就越显得重要了。
从电磁屏蔽技术原理出发，讨论了屏蔽体结构、屏蔽技术分类、屏蔽材料的选择以及所要遵循的原则，在电子设备实施具体的电磁屏蔽时提供了重要的依据。
关键词：电磁屏蔽；屏蔽材料；屏蔽原则从屏蔽技术而言，电场屏蔽技术与磁场屏蔽技术，既有许多相同的技术手段，又有其本质的不同屏蔽技术。
因此，若要对电子产品进行有效的电磁屏蔽，就必须对电场屏蔽、磁场屏蔽进行分类分析，这样对电子设备(系统)的电磁兼容设计也就越显得十分重要。
1 屏蔽分类屏蔽是利用屏蔽体(具有特定性能的材料)阻止或衰减电磁骚扰能量的传输，是抑制电磁干扰的重要手段之一 J。
屏蔽有两个目的：限制内部辐射的电磁能量泄漏；防止外来的辐射干扰进入。
根据屏蔽的工作原理可将屏蔽分为以下三大类。
1．1 电场屏蔽电场屏蔽主要是为了防止电子元器件或设备间的电容耦合，它采用金属屏蔽层包封电子元器件或设备，其屏蔽体采用良导体制作并有良好的接地，这样就把电场终止于导体表面，并通过地线中和导体表面上的感应电荷，从而防止由静电耦合产生的相互干扰。
电场屏蔽使金属导体内的仪器不受外部影响，也不会对外部电场产生影响，主要是为了消除回路之间由于分布电容耦合而产生的干扰，静电屏蔽只能消除电容耦合，防止静电感应，屏蔽必须合理地接地。
在实际应用中，屏蔽措施经常科学地与接地相互结合才能更好地发挥作用。
1．2 磁场屏蔽磁场屏蔽是抑制噪声源和敏感设备之间由于磁场耦合所产生的干扰。
磁场屏蔽是把磁力线封闭在屏蔽体内，从而阻挡内部磁场向外扩散或外界磁场干扰进入，为屏蔽体内外的磁场提供低磁阻的通路来分流磁场。
屏蔽体是用高导磁率材料，有效防止低频磁场的干扰。
其屏蔽效能主要取决于屏蔽材料的导磁系数，材料的磁导率愈高，磁阻愈小，屏蔽效果就愈显著。
磁场屏蔽又分为低频磁屏蔽和射频磁屏蔽。
电磁场屏蔽的原理电磁场屏蔽是通过采取一系列方法来减弱或阻挡电磁场的干扰。
电磁场是由电荷运动产生的，具有电场和磁场两个成分。
电磁场屏蔽的原理主要涉及阻挡电磁辐射的传播途径、减弱电磁辐射的强度和改变电磁场分布的方式。
下面将详细介绍电磁场屏蔽的原理。
首先，电磁场屏蔽阻挡电磁辐射的传播途径。
电磁辐射可以通过空气、介质和导体等媒介传播。
其中，电磁辐射通过空气传播的主要方式是辐射波，辐射波的传播速度与真空中的光速相同。
因此，可以采用屏蔽材料制作屏蔽结构，如金属网格、金属薄膜等。
这些屏蔽材料可以反射或吸收电磁辐射，使其无法穿过屏蔽结构传播。
此外，还可以利用屏蔽结构的辐射波阻抗不匹配原理，将电磁波的能量反射回去，从而阻碍电磁辐射的传播。
其次，电磁场屏蔽减弱电磁辐射的强度。
电磁辐射的强度与电场和磁场的振幅有关。
电磁波在通过介质时，会与介质中的电荷相互作用，导致电磁波的衰减。
因此，可以通过选择合适的屏蔽材料和结构，使电磁辐射经过屏蔽结构后发生衰减。
例如，金属是一种常用的屏蔽材料，其导电性能可以产生电流，形成反电动势和阻碍电磁辐射传播。
此外，可以利用静电屏蔽的原理，利用屏蔽器在电磁波作用下形成的电荷分布使电磁辐射受到衰减。
第三，电磁场屏蔽可以改变电磁场的分布方式。
电磁辐射的分布受到空间中的介质和边界条件的影响。
通过合理设计和布置屏蔽结构，可以改变电磁场的分布方式，从而达到屏蔽的目的。
例如，在电磁辐射源旁设置屏蔽结构，可以将电磁辐射的传播方向引导到其他区域，减小对敏感器件的影响。
总之，电磁场屏蔽的原理主要包括阻挡电磁辐射的传播途径、减弱电磁辐射的强度和改变电磁场分布的方式。
通过合理选择屏蔽材料和设计屏蔽结构，可以有效减弱或阻挡电磁辐射的干扰，保障设备和人员的安全。
电磁场屏蔽技术在电子设备、无线通信、汽车电子等领域具有重要应用价值，并正在不断发展和完善。
电磁屏蔽技术和电磁场屏蔽分析-电场屏蔽-磁场屏蔽电磁屏蔽是解决电磁兼容问题的重要手段之一.大部分电磁兼容问题都可以通过电磁屏蔽来解决.用电磁屏蔽的方法来解决电磁干扰问题的最大好处是不会影响电路的正常工作,因此不需要对电路做任何修改.1 选择屏蔽材料屏蔽体的有效性用屏蔽效能来度量.屏蔽效能是没有屏蔽时空间某个位置的场强E1与有屏蔽时该位置的场强E2的比值,它表征了屏蔽体对电磁波的衰减程度.用于电磁兼容目的的屏蔽体通常能将电磁波的强度衰减到原来的百分之一至百万分之一,因此通常用分贝来表述屏蔽效能,这时屏蔽效能的定义公式为: SE = 20 lg ( E1/ E2 ) (dB)用这个定义式只能测试屏蔽材料的屏蔽效能,而无法确定应该使用什么材料做屏蔽体.要确定使用什么材料制造屏蔽体,需要知道材料的屏蔽效能与材料的什么特性参数有关.工程中实用的表征材料屏蔽效能的公式为:SE = A + R (dB)式中的A称为屏蔽材料的吸收损耗,是电磁波在屏蔽材料中传播时发生的,计算公式为:A=3.34t(fμrσr) (dB)t = 材料的厚度,μr = 材料的磁导率,σr = 材料的电导率,对于特定的材料,这些都是已知的.f = 被屏蔽电磁波的频率.式中的R称为屏蔽材料的反射损耗,是当电磁波入射到不同媒质的分界面时发生的,计算公式为: R=20lg(ZW/ZS) (dB)式中,Zw=电磁波的波阻抗,Zs=屏蔽材料的特性阻抗.电磁波的波阻抗定义为电场分量与磁场分量的比值:Zw = E / H.在距离辐射源较近(<λ/2π,称为近场区)时,波阻抗的值取决于辐射源的性质、观测点到源的距离、介质特性等.若辐射源为大电流、低电压(辐射源电路的阻抗较低),则产生的电磁波的波阻抗小于377,称为低阻抗波,或磁场波.若辐射源为高电压,小电流(辐射源电路的阻抗较高),则波阻抗大于377,称为高阻抗波或电场波.关于近场区内波阻抗的具体计算公式本文不予论述,以免冲淡主题,感兴趣的读者可以参考有关电磁场方面的参考书.当距离辐射源较远(>λ/2π,称为远场区)时,波波阻抗仅与电场波传播介质有关,其数值等于介质的特性阻抗,空气为377Ω. 屏蔽材料的阻抗计算方法为:|Z S|=3.68×10-7(fμr/σr) (Ω)f=入射电磁波的频率(Hz),μr=相对磁导率,σr=相对电导率从上面几个公式,就可以计算出各种屏蔽材料的屏蔽效能了,为了方便设计,下面给出一些定性的结论.● 在近场区设计屏蔽时,要分别考虑电场波和磁场波的情况;● 屏蔽电场波时,使用导电性好的材料,屏蔽磁场波时,使用导磁性好的材料;● 同一种屏蔽材料,对于不同的电磁波,屏蔽效能使不同的,对电场波的屏蔽效能最高,对磁场波的屏蔽效能最低,也就是说,电场波最容易屏蔽,磁场波最难屏蔽;● 一般情况下,材料的导电性和导磁性越好,屏蔽效能越高;● 屏蔽电场波时,屏蔽体尽量靠近辐射源,屏蔽磁场源时,屏蔽体尽量远离磁场源;有一种情况需要特别注意,这就是1kHz以下的磁场波.这种磁场波一般由大电流辐射源产生,例如,传输大电流的电力线,大功率的变压器等.对于这种频率很低的磁场,只能采用高导磁率的材料进行屏蔽,常用的材料是含镍80%左右的坡莫合金.2 孔洞和缝隙的电磁泄漏与对策一般除了低频磁场外,大部分金属材料可以提供100dB以上的屏蔽效能.但在实际中,常见的情况是金属做成的屏蔽体,并没有这么高的屏蔽效能,甚至几乎没有屏蔽效能.这是因为许多设计人员没有了解电磁屏蔽的关键.首先,需要了解的是电磁屏蔽与屏蔽体接地与否并没有关系.这与静电场的屏蔽不同,在静电中,只要将屏蔽体接地,就能够有效地屏蔽静电场.而电磁屏蔽却与屏蔽体接地与否无关,这是必须明确的.电磁屏蔽的关键点有两个,一个是保证屏蔽体的导电连续性,即整个屏蔽体必须是一个完整的、连续的导电体.另一点是不能有穿过机箱的导体.对于一个实际的机箱,这两点实现起来都非常困难.首先,一个实用的机箱上会有很多孔洞和孔缝:通风口、显示口、安装各种调节杆的开口、不同部分结合的缝隙等.屏蔽设计的主要内容就是如何妥善处理这些孔缝,同时不会影响机箱的其他性能(美观、可维性、可靠性).其次,机箱上总是会有电缆穿出(入),至少会有一条电源电缆.这些电缆会极大地危害屏蔽体,使屏蔽体的屏蔽效能降低数十分贝.妥善处理这些电缆是屏蔽设计中的重要内容之一(穿过屏蔽体的导体的危害有时比孔缝的危害更大).当电磁波入射到一个孔洞时,其作用相当于一个偶极天线(图1),当孔洞的长度达到λ/2时,其辐射效率最高(与孔洞的宽度无关),也就是说,它可以将激励孔洞的全部能量辐射出去.对于一个厚度为0材料上的孔洞,在远场区中,最坏情况下(造成最大泄漏的极化方向)的屏蔽效能(实际情况下屏蔽效能可能会更大一些)计算公式为:SE=100 - 20lgL - 20lg f + 20lg [1 + 2.3lg(L/H)] (dB)若L ≥λ/2,SE = 0 (dB)式中各量:L = 缝隙的长度(mm),H = 缝隙的宽度(mm),f = 入射电磁波的频率(MHz).在近场区,孔洞的泄漏还与辐射源的特性有关.当辐射源是电场源时,孔洞的泄漏比远场时小(屏蔽效能高),而当辐射源是磁场源时,孔洞的泄漏比远场时要大(屏蔽效能低).近场区,孔洞的电磁屏蔽计算公式为:若ZC >(7.9/D·f):SE = 48 + 20lg ZC - 20lgL·f+ 20lg [1 + 2.3lg (L/H) ]若Zc<(7.9/D·f):SE = 20lg [ (D/L) + 20lg (1 + 2.3lg (L/H) ]式中:Zc=辐射源电路的阻抗(Ω),D = 孔洞到辐射源的距离(m),L、H = 孔洞长、宽(mm),f = 电磁波的频率(MHz)说明:● 在第二个公式中,屏蔽效能与电磁波的频率没有关系.● 大多数情况下,电路满足第一个公式的条件,这时的屏蔽效能大于第二中条件下的屏蔽效能.● 第二个条件中,假设辐射源是纯磁场源,因此可以认为是一种在最坏条件下,对屏蔽效能的保守计算.● 对于磁场源,屏蔽效能与孔洞到辐射源的距离有关,距离越近,则泄漏越大.这点在设计时一定要注意,磁场辐射源一定要尽量远离孔洞.多个孔洞的情况当N个尺寸相同的孔洞排列在一起,并且相距很近(距离小于λ/2)时,造成的屏蔽效能下降为20lgN1/2.在不同面上的孔洞不会增加泄漏,因为其辐射方向不同,这个特点可以在设计中用来避免某一个面的辐射过强.除了使孔洞的尺寸远小于电磁波的波长,用辐射源尽量远离孔洞等方法减小孔洞泄漏以外,增加孔洞的深度也可以减小孔洞的泄漏,这就是截止波导的原理.一般情况下,屏蔽机箱上不同部分的结合处不可能完全接触,只能在某些点接触上,这构成了一个孔洞阵列.缝隙是造成屏蔽机箱屏蔽效能降级的主要原因之一.减小缝隙泄漏的方法有:● 增加导电接触点、减小缝隙的宽度,例如使用机械加工的手段(如用铣床加工接触表面)来增加接触面的平整度,增加紧固件(螺钉、铆钉)的密度;● 加大两块金属板之间的重叠面积;● 使用电磁密封衬垫,电磁密封衬垫是一种弹性的导电材料.如果在缝隙处安装上连续的电磁密封衬垫,那么,对于电磁波而言,就如同在液体容器的盖子上使用了橡胶密封衬垫后不会发生液体泄漏一样,不会发生电磁波的泄漏.3 穿过屏蔽体的导体的处理造成屏蔽体失效的另一个主要原因是穿过屏蔽体的导体.在实际中,很多结构上很严密的屏蔽机箱(机柜)就是由于有导体直接穿过屏蔽箱而导致电磁兼容试验失败,这是缺乏电磁兼容经验的设计师感到困惑的典型问题之一.判断这种问题的方法是将设备上在试验中没有必要连接的电缆拔下,如果电磁兼容问题消失,说明电缆是导致问题的因素.解决这个问题有两个方法:● 对于传输频率较低的信号的电缆,在电缆的端口处使用低通滤波器,滤除电缆上不必要的高频频率成分,减小电缆产生的电磁辐射(因为高频电流最容易辐射).这同样也能防止电缆上感应到的环境噪声传进设备内的电路.● 对于传输频率较高的信号的电缆,低通滤波器可能会导致信号失真,这时只能采用屏蔽的方法.但要注意屏蔽电缆的屏蔽层要360°搭接,这往往是很难的.在电缆端口安装低通滤波器有两个方法● 安装在线路板上,这种方法的优点是经济,缺点是高频滤波效果欠佳.显然,这个缺点对于这种用途的滤波器是十分致命的,因为,我们使用滤波器的目的就是滤除容易导致辐射的高频信号,或者空间的高频电磁波在电缆上感应的电流.● 安装在面板上,这种滤波器直接安装在屏蔽机箱的金属面板上,如馈通滤波器、滤波阵列板、滤波连接器等.由于直接安装在金属面板上,滤波器的输入、输出之间完全隔离,接地良好,导线上的干扰在机箱端口上被滤除,因此滤波效果十分理想.缺点是安装需要一定的结构配合,这必须在设计初期进行考虑.由于现代电子设备的工作频率越来越高,对付的电磁干扰频率也越来越高,因此在面板上安装干扰滤波器成为一种趋势.一种使用十分方便、性能十分优越的器件就是滤波连接器.滤波连接器的外形与普通连接器的外形完全相同,可以直接替换.它的每根插针或孔上有一个低通滤波器.低通滤波器可以是简单的单电容电路,也可以是较复杂的电路.解决电缆上干扰的一个十分简单的方法是在电缆上套一个铁氧体磁环,这个方法虽然往往有效,但是有一些条件.许多人对铁氧体寄予了过高期望,只要一遇到电缆辐射的问题,就在电缆上套铁氧体,往往会失望.铁氧体磁环的效果预测公式为:共模辐射改善 =20lg(加磁环后的共模环路阻抗/加磁环前的共模环路阻抗)例如,如果没加铁氧体时的共模环路阻抗为100Ω,加了铁氧体以后为1000Ω,则共模辐射改善为20DB.说明:有时套上铁氧体后,电磁辐射并没有明显的改善,这并不一定是铁氧体没有起作用,而可能是除了这根电缆以外,还有其他辐射源.在电缆上使用铁氧体磁环时,要注意下列一些问题:● 磁环的内径尽量小● 磁环的壁尽量厚● 磁环尽量长● 磁环尽量安装在电缆的端头处。
