屏蔽材料原理

利用这个特性，可以达到屏蔽电磁波，同时实现一定实体连通的目的。方法是，将波导管的截止频率设计成远高于要屏蔽的电磁波的频率，使要屏蔽的电磁波在通过波导管时产生很大的衰减。由于这种应用中主要是利用波导管的频率截止区，因此成为截止波导管。截止波导管的概念是屏蔽结构设计中的基本概念之一。常用的波导管有圆形、矩形、六角形等，它们的截止频率如下：

矩形波导管的截止频率：fc=15×109 /l式中：l是矩形波导管的开口最大尺寸，单位是cm，fc 的单位是Hz。

圆形波导管的截止频率：fc=17.6×109 /d式中：d是圆形波导管的内直径，单位是cm，fc 的单位是Hz。

六角形波导管的截止频率：fc=15×109 /w式中：w是六角形波导管的开口最大尺寸，单位是cm，fc 的单位是Hz。

截止波导管的吸收损耗：落在波导管频率截止区内的电磁波穿过波导管时，会发生衰减，这种衰减称为截止波导管的吸收损耗，截止波导管的吸收损耗计算公式如下

A=1.8×fc×t×10-9（1-（f /fc）2）1/2 （dB）

式中：t是截止波导管的长度，单位是cm，f 是所关心信号的频率（Hz），fc是截止波导管截止频率（Hz）。如果所关心的频率f远低于截止波导管截止频率（f﹤fc/5），则公式化简为：A=1.8×fc×l×10-9 （dB）

圆形截止波导管： A=32t/d （dB）

矩形（六角形）截止波导管： A=27t/l （dB）

从公式中可以看出，当干扰的频率远低于波导管的截止频率使，若波导管的长度增加一个截面最大尺寸，则损耗增加将近30分贝。

截止波导管的总屏蔽效能：截止波导管的屏蔽效能由吸收损耗部分加上前面所讨论的孔洞的屏蔽效能不能满足屏蔽要求时，就可以考虑使用截止波导管，利用截止波导管的深度提供的额外的损耗增加屏蔽效能。

16. 截止波导管的注意事项与设计步骤

屏蔽材料的屏蔽效能估算

电磁波在穿过屏蔽体是发生衰减是因为能量有了损耗，这种损耗可以分成

两个部分：反射损耗和吸收损耗。反射损耗：当电磁波入射到不同媒质的分

界面时，就会发生反射，使穿过界面的电磁能量减弱。由于反射现象而造成

的电磁能量损失称为反射损耗，用字母R表示。当电磁波穿过一层屏蔽体时

要经过两个界面，要发生两次反射。因此，电磁波穿过屏蔽体时的反射损耗

等于两个界面上的反射损耗总和。反射损耗的计算公式如下：

R=20lg(ZW/ZS) (dB)

式中: ZW= 入射电磁波的波阻抗 ，ZS=屏蔽材料的特性阻抗

|ZS|=3.68×10-7（fμrσr）1/2式中: f= 入射电磁波的频率 ，μr=相对磁导

率，σr=相对电导率

吸收损耗：电磁波在屏蔽材料中传播时，会有一部分能量转换成热量，导

致电磁能量损失，损失的这部分能量成为屏蔽材料的吸收损耗，用字母A表

示，计算公式如下： A=3.34t（fμrσr）1/2 (dB)

作者简介:王锦成,男,1973年生,在读博士。现主要从事阻燃材料的研究工作,已发表学术论文十几篇。电磁屏蔽材料的屏蔽原理及研究现状

王锦成

(东北大学纤维材料改性国家重点实验室,上海200051)

摘　要　介绍了电磁辐射对电子设备、燃料和装备、动物及人的危害性,阐述了电磁屏蔽材料的屏蔽原理。介绍了电磁屏蔽材料的发展现状,其中较为详细地介绍了表层导电型屏蔽材料以及填充复合型屏蔽材料。关键词　电磁屏蔽,辐射,危害,屏蔽原理,研究现状

MechanismanddevelopmentofelectromagneticshieldingmaterialsWangJincheng(StateKeyLaboratoryforModificationofChemicalFibersandPolymerMaterials,DonghuaUniversity,Shanghai200051)

Abstract　Theharmsofelectromagneticradiationtoelectricequipment,fuel,animalsandhumanwereintoduced,andthemechanismofelectromagneticshieldingmaterialsanditsdevelopmentwassummarized.Keywords　electromagneticradiation,shielding,harm,mechanism,development 近几十年来,随着各种电器的普及,电子计算机、通讯卫星、高压输电网和一些医用设备等的广泛应用,由此带来的电磁辐射污染也越来越严重。为此,必须进行电磁屏蔽。1　电磁辐射的屏蔽原理电磁屏蔽,实际上是为了限制从屏蔽材料的一侧空间向另一侧空间传递电磁能量。电磁波传播到达屏蔽材料表面时,通常有3种不同机理进行衰减:一是在入射表面的反射衰减;二是未被反射而进入屏蔽体的电磁波被材料吸收的衰减;三是在屏蔽体内部的多次反射衰减。电磁波通过屏蔽材料的总屏蔽效果可按下式计算[1]:SE=R+A+B(1)式中:SE为电磁屏蔽效果,dB;R为表面单次反射衰减;A为吸收衰减;B为内部多次反射衰减(只在A<15dB情况下才有意义)。一般来说,电屏蔽材料衰减的是高阻抗的电场,屏蔽作用主要由表面反射R来决定,吸收衰减A则不是主要的。所以,电屏蔽可以用比较薄的金属材料制作;而磁屏蔽体的衰减主要由吸收衰减A决定,反射衰减R不是主要的。根据电磁学的有关知识,可分别得出A,R,B的计算公式[1]:A(dB)=11314d(fμfσf)1/2(2)A与电磁波的类型(电场或磁场)无关,只要电磁波通过屏蔽材料就有吸收,它与材料厚度成线性增加,并与材料的电导率及磁导率有关。反射衰减R不仅与材料的表面阻抗有关,同时也与辐射源的类型及屏蔽体到辐射源的距离有关。对于远场源(平面波辐射源):R(dB)=168-10lg(fμr/Or)(3) 对于近场源:磁场:R(dB)=20lg{[11173(μr/σ

李广录国家广电总局台

【关键词】

电场磁场干扰屏蔽

现代社会中随着各种电子设备的广泛应用

给我们的生活和工作带来了惬意与便捷但电子设

备工作时有意无意的电磁辐射及其间的相互干扰

也带给了我们无尽的烦恼。如何防止电子设备受到

干扰又能同时阻止其产生干扰正得到我们越来

越多地关注和正视本文通过对电场磁场电磁

场屏蔽原理的简要介绍有助于明确屏蔽的概念及其内涵所在以求更有利于设备的优化配置和正常

有效的工作场电磁波的屏蔽。

屏蔽效能即屏蔽前后空间某点的电磁

场强度之比常用分贝数表示。

么电场解截…

从场的观点看电屏蔽实质是干扰源发出的电

力线被终止于屏蔽体切断易感受器与干扰源的联

系从电路的观点看屏蔽体起着避免或减少干扰

源与感受器之间分布电客的藕合作用

落一屏截舞攀本攘念

屏蔽就是用导电或导磁材料制成的盒壳

板栅等结构形式将电磁千扰场限制在一定的空

间范围内使干扰场经过屏蔽体时受到很大衰减

从而抑制电磁干扰源对相关设备或空间的干扰

屏蔽是抑制电磁干扰源的有力措施之一从屏

蔽的侧重范围可大体分为电屏蔽磁屏蔽和电磁场

屏蔽三种电屏蔽即对静电或电场的屏蔽防止

或抑制寄生电容祸合隔离静电或电场干扰。

磁屏蔽即磁场屏蔽。用于防止磁感应

抑制寄生电感藕合隔离磁场干扰。

电磁场屏蔽用于防止和抑制高频电磁静电屏蔽

静电干扰分为静电场感应作用和静磁场藕合作

用当某电子元器件或电路上具有电荷时在其空

间就会产生电场当这些电荷流动时在其周围空

间还同时产生磁场。这种电场和磁场作用到其周围

邻近的电路或元件时就将产生感应电流和电压这

些感应电流和电压又反过来影响原来电路或元件中

的电流或电压。在用电设备中通过电场和磁场产生

的寄生感应干扰统称为静电干扰。

静电干扰可通过静电屏蔽来抑制。

设导体带有正电荷则其邻近导体将由

于静电感应而带负电荷如图。如图如果将导体屏蔽屏蔽体外

侧将感应出与等量的正电荷导体不直接影

响导体但导体同样因屏蔽体的电场感应而

锄

与三二④

了一

止于扰电势一·图

带负电电力线复杂。静电场的屏蔽原理示意图