电磁屏蔽技术和电磁场屏蔽分析

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。