电磁屏蔽的几大技术解析
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第33卷 第3期 2011-3(上)【215】0 引言随着电子设备功能的增加,我国电子行业电子设备结构设计的重心页转到抗电磁干扰技术研究。
屏蔽技术是针对电子机箱信息辐射外泄或外部辐射的电磁扰乱的最好办法。
使用屏蔽体阻碍或降低电磁能量传送的方法是电磁屏蔽,是遏制辐射扰乱的好办法,并且是电子设备结构设计的主要构成部分。
屏蔽材料方面,本文选用实验室制备的碳纤维木质复合材料作为检测样本,该材料具有力学性能好,系能减震,自然环保等优点,是屏蔽材料的一个重要发展方向[1]。
1 电磁屏蔽技术的主要措施1)缝隙电磁屏蔽,装入屏蔽材料于缝隙中完成电连接。
2)紧固点接入设计方式:降低缝隙的最大尺寸加大缝隙深度。
提升零件韧性。
3)装入屏蔽材料:在缝隙的构成方式为活动缝隙或不可以用很多紧固点时,能于缝隙中装入屏蔽材料。
在两个金属体中树立一条低阻抗连接通路的工艺措施是搭接。
确保电子设备结构件本身和电子设备与地系统中优良的电连续性是其设计基本原理,并供应足够低的阻抗(从直流电阻到高频阻抗),完成电阻设备结构件的等电位连接。
其等电位接入对系统的安全性和电磁兼容性,或是产品普通工作都有很重的影响。
要求:需确保搭接面有优良的导电性,清洗干净,可靠接触,足够的紧固力和接触范围。
2 电磁设备结构设计中的电磁屏蔽方 案的类别与选择2.1 电磁屏蔽方案的类别为使产品完成电磁兼容,取自屏蔽措施的方式依照屏蔽级别的不同能分为:PCB板、元器件、模块、插箱/子架、机柜等屏蔽。
2.2 选择屏蔽方案挑选屏蔽方案应注意成本、技术难度和控制性等各部分的综合要素,普遍参考如下原则:1)依据据事实状况,采用综合方式, 完成综合性能最优的目标在综合选用不同级别的屏蔽方案中。
2)采取模块屏蔽或插箱/子架屏蔽,谨慎使用机柜级屏蔽方案;针对进出线缆很多的系统。
3)针对需求高的产品,可采取多级屏蔽方案,即模块屏蔽加插箱/子架屏蔽,并可加机柜屏蔽。
3 电磁屏蔽原理和测试原理3.1 电磁波的基本原理电磁波的基本原理可以使用Schelunoff电磁波屏蔽理论表示成:S E =R +A +B (1)式中:材料总屏蔽效能是SE,dB;材料表面单次反射衰减是R;材料吸收降低至A;材料内部多次反射衰减为B (当A>15 dB时,可以忽略)[1,2]。
热解石墨对磁场的阻断作用概述说明以及解释1. 引言1.1 概述本文旨在探讨热解石墨对磁场的阻断作用,并重点介绍其原理、实验结果和应用领域。
磁场在当今社会中具有广泛的应用,然而,有时我们需要减弱或完全屏蔽磁场对特定设备或系统的干扰。
近年来,热解石墨作为一种具有优良导电性能和高温稳定性的材料,被广泛研究和应用于抑制和隔离磁场干扰方面。
1.2 文章结构本文分为五个部分进行论述。
首先,在引言中我们将概述本文内容,并简要介绍每个部分的主题和目标。
其次,在"2. 热解石墨对磁场的阻断作用"中,我们将详细阐述热解石墨的定义、工作原理以及与之相关的磁场作用机制和效果,并展示相应的实验结果和观察现象。
接下来,在"3. 热解石墨对磁场阻断的应用领域"一节中,我们将介绍该技术在电子设备屏蔽材料、器件电磁兼容性增强以及航空航天领域中的具体应用。
随后,在"4. 解释热解石墨对磁场阻断作用背后的机理"一节中,我们将探讨热解石墨与导电特性之间的关系,并深入讨论该材料在高温下的催化反应和与磁场之间的相互作用。
此外,我们还将与其他材料进行对比,并展望未来解决方案和发展方向。
最后,在"5. 结论"部分,我们将总结回顾本文所述内容,并展望热解石墨对磁场阻断作用的发展前景和广泛应用的前景。
同时,我们将结束本文并得出适当结论。
1.3 目的本文旨在全面介绍热解石墨对磁场阻断作用,并探索其潜在应用领域。
通过详细阐述相关原理、实验结果和观察现象,以及对背后机理的解释,读者将能够更好地理解并评估利用热解石墨来减弱或屏蔽不同类型磁场干扰的可行性。
此外,鉴于该技术在电子设备、器件电磁兼容性以及航空航天领域中的实际应用,我们还将展示其广阔的应用前景。
2. 热解石墨对磁场的阻断作用2.1 热解石墨的定义和原理热解石墨是一种通过高温处理石墨材料以改变其物理性质的工艺。
当石墨材料在高温环境下进行加热时,可以发生结构变化导致其导电性能降低,从而形成对电磁场的阻断作用。
高压连接器及高压线束的电磁兼容EMC测试高压连接器和高压线束在新能源汽车中起传送电能的作用,高压线束是连接整车三大电(电池、电控、电机)的大动脉,而高压连接器则是这个大动脉两端的接口,其作用是实现整个连接回路快速的导通和关断。
新能源电动汽车的高压电气框图如下:在高频情况下,高压线束存在天线效应(如下图所示),对外产生辐射干扰。
目前电动汽车驱动电机大多采用永磁同步电机,其具有功率密度大、几何尺寸小、效率高等优点。
但由于电机气隙磁场的畸变以及IGBT 驱动模块非线性等原因,电机电流中含有大量的高次谐波功率器件工作在高频开关模式,开通关断时容易产生严重振荡, 这成为了电动汽车电气系统中主要的电磁干扰EMI (Electromagnetic interference )源头之一。
新能源电动汽车中的电机控制器和DCDC 中就包含有大量的开关元器件,而这两个设备之间又是靠高压线束和高压连接器连接起来实现电能的传输的,所以对于高压线束和连接器的屏蔽效能提出了很高的要求,控制不当的话会高压线束会严重干扰整车电气。
新能源汽车中的干扰源什么是电磁兼容?工程界定义:所谓电磁兼容,一方面指设备在受电磁干扰情况下依然能正常工作;另一方面指设备运行时所产生的电磁场也不会影响到周围环境中其他设备的正产工作。
什么是电磁屏蔽?电磁屏蔽技术就是防止电子设备或者电子元器件之间产生电磁感应干扰的一种技术。
主要有三种方法:◆静电屏蔽◆静磁屏蔽◆电磁屏蔽为了避免外界电场对`仪器设备的影响,或者为了避免电器设备的电场对外界的影响,用一`个空腔导体把外电场遮住,使其内部不受影响,也不使电器设备对外界产生影响,这就叫做静电屏蔽。
◆静电屏蔽什么是电磁屏蔽?电磁屏蔽技术就是防止电子设备或者电子元器件之间产生电磁感应干扰的一种技术。
主要有三种方法:◆静电屏蔽◆静磁屏蔽◆电磁屏蔽在电磁场(电磁波)中,导体表面将要吸收、损耗电磁场的能量,使得电磁场的传播从导体表面往里面是指数式衰减的(即电场和磁场的振幅是指数式衰减),这种现象就是趋肤效应。
解析7⼤电磁屏蔽材料及应⽤电磁屏蔽材料(EMI/EMC)随着科学技术和电⼦⼯业的⾼速发展,各种数字化、⾼频化的电⼦电器设备在⼯作时向空间辐射了⼤量不同波长的频率的电磁波,从⽽导致了新的环境污染--电磁波⼲扰(Electromagnetic Interference ,EMI)和射频或⽆线电⼲扰(Radio Frequency Interference ,RFI)。
与此同时,电⼦元器件也正向着⼩型化、轻量化、数字化和⾼密度集成化⽅向发展,灵敏度越来越⾼,很容易受到外界电磁⼲扰⽽出现误动、图像障碍以及声⾳障碍等。
电磁辐射产⽣的电磁⼲扰仅影响到电⼦产品的性能实现,⽽且由此⽽引起的电磁污染会对⼈类和其它⽣物体造成严重的危害。
为此,国际组织提出了⼀系列技术规章,要求电⼦产品符合严格的磁化系数和发射准则。
符合这些规章的产品称为具有电磁兼容性EMC(Electromagnetic Compatibility)。
对设计⼯程师⽽⾔采⽤EMI屏蔽⽤的吸波材料是⼀种有效降低EMI的⽅法。
针对不同的⼲扰源,在考虑安装尺⼨及空间位置后选择最优的吸波材料,这样就能保证系统达到最佳屏蔽效果。
电磁屏蔽材料简介导电布1. 以纤维布(⼀般常⽤聚酯纤维布)经过前置处理后施以电镀⾦属镀层使其具有⾦属特性⽽成为导电纤维布。
可分为:镀镍导电布、镀炭导电布、镀镍铜导电布、铝箔纤维复合布。
外观上有平纹和⽹格等区分;2. 最基本层为⾼导电铜,结合镍的外层具有耐腐蚀性能;3. 镍/铜/镍涂层的聚酯纤维布提供了优异的导电性、屏蔽效能及防腐蚀性能够适应各种不同范围的要求,屏蔽范围在100K-3GHz。
应⽤领域:可⽤于从事电⼦,电磁等⾼辐射⼯作的专业屏蔽⼯作服,屏蔽室专⽤屏蔽布;IT⾏业屏蔽件专⽤布,触屏⼿套,防辐射窗帘等。
⼴泛应⽤于PDA掌上电脑、PDP等离⼦显⽰屏、LCD显⽰器、笔记本电脑、复印机等等各种电⼦产品内需电磁屏蔽的位置。
导电布衬垫导电布衬垫采⽤⾼导电性和防腐蚀性的导电布,内包⾼度压缩⾼弹性的泡棉芯,经过精密加⼯⽽组成。
电屏蔽原理
电磁波是一种能量传播的方式,它可以在真空和介质中传播,而且在电磁波传
播的过程中,会受到各种干扰,其中电磁波的屏蔽就是其中一种。
电磁波的屏蔽是指通过某种材料或结构,使电磁波无法穿透或减弱电磁波的传播的过程。
电磁波的屏蔽原理是通过材料的导电性和磁性来实现的。
首先,导电材料是电磁波屏蔽的重要因素之一。
导电材料具有良好的导电性能,可以将电磁波的能量转化为热能,从而减弱或阻止电磁波的传播。
常见的导电材料有金属材料,如铝、铜、铁等,它们具有良好的导电性能,可以有效地屏蔽电磁波的传播。
此外,碳纤维、导电涂料等材料也具有良好的导电性能,可以用于电磁波屏蔽。
其次,磁性材料也是电磁波屏蔽的重要因素之一。
磁性材料具有良好的磁性能,可以吸收电磁波的能量,从而减弱或阻止电磁波的传播。
常见的磁性材料有铁氧体、镍锌铁氧体等,它们具有良好的磁性能,可以有效地屏蔽电磁波的传播。
此外,磁性涂料、磁性复合材料等材料也具有良好的磁性能,可以用于电磁波屏蔽。
电磁波的屏蔽原理是通过导电材料和磁性材料来实现的。
当电磁波传播到导电
材料或磁性材料时,会受到材料的阻碍,从而减弱或阻止电磁波的传播。
这种原理可以应用于各种电磁波屏蔽的场合,如电子设备、通讯设备、医疗设备等。
总之,电磁波的屏蔽原理是通过导电材料和磁性材料来实现的,它可以有效地
减弱或阻止电磁波的传播。
通过合理选择和设计材料,可以实现对电磁波的有效屏蔽,从而保护设备和人员免受电磁波的影响。
电磁波的屏蔽原理在现代科技领域有着广泛的应用,对于保障设备和人员的安全具有重要意义。
信息化作战中的电子战技术随着信息技术的飞速发展,信息化作战已经成为现代军事行动的重要组成部分。
而在信息化作战中,电子战技术的应用则扮演着至关重要的角色。
本文将探讨信息化作战中的电子战技术及其应用。
一、电子战技术概述电子战技术是一种利用电子手段进行战斗的技术体系,旨在控制电磁谱中的电磁能量,从而对敌方的电子设备进行干扰、破坏或迷惑。
它分为电子对抗、电子侦察和电磁防护三个主要领域。
1. 电子对抗电子对抗是电子战技术的核心内容之一。
它通过利用电磁波进行干扰、破坏敌方的通信、雷达和导航系统,削弱其作战能力。
电子对抗主要包括电磁干扰和电磁压制两种手段。
电磁干扰是指通过向敌方系统中注入干扰信号,使其无法正常运行或产生错误判断,起到干扰或瘫痪敌方通信系统的作用。
在电磁干扰中,常见的手段包括发射电磁噪声、故意扰乱频率和编码等。
电磁压制则是指通过增加自己的电磁信号强度,以压制敌方的电子设备工作。
这种手段通常用于压制敌方雷达系统,使其无法有效侦测到我军的存在。
2. 电子侦察电子侦察是指利用电子技术手段对敌方电磁辐射信号进行监视和分析,以获取有关敌方电子设备性能、工作状态和位置等信息。
电子侦察主要包括电子情报收集和电子信号分析两个方面。
电子情报收集是指对敌方的电磁信号进行收集,以获取敌方电子设备的类型、频率范围和功率等特征信息。
通过对这些信息的分析,可以帮助我方军队对敌方电子设备进行更精确的干扰和压制。
电子信号分析则是对收集到的电磁信号进行解析和判断,确定敌方电子设备的工作模式、任务和能力等。
这种分析有助于我方了解敌方的作战意图和战略部署,为我军的作战决策提供参考依据。
3. 电磁防护电磁防护是指采取措施,保护自己的电子设备免受敌方电子战干扰和攻击。
其目的是确保我军电子设备的正常工作,维护作战效能。
电磁防护通常通过电磁兼容性设计和建设电磁屏蔽措施来实现。
二、电子战技术在信息化作战中的应用信息化作战是指利用信息技术手段进行战斗,其中电子战技术的应用是不可或缺的。
电动机的电磁兼容性问题解决随着现代科技的快速发展,电动机在各个领域的应用也越来越广泛。
然而,电动机的使用过程中常常伴随着电磁干扰问题,这给设备和系统的正常运行带来了不小的挑战。
因此,解决电动机的电磁兼容性问题愈发迫切。
本文将从电磁兼容性问题产生的原因、解决方法和实际案例等方面来进行阐述。
一、电磁兼容性问题产生的原因电动机的电磁兼容性问题主要源于以下几个方面:1. 电磁辐射:电动机在运行时会产生电磁辐射,这种辐射会对周围的电子设备和系统产生干扰,导致其正常运行受到影响。
2. 电磁敏感性:一些电子设备和系统对电磁辐射比较敏感,当电动机附近存在较强的辐射源时,这些设备和系统很容易受到干扰,从而引发各种问题。
3. 电磁耦合:电动机中的电磁场与周围的电子设备和系统之间存在相互耦合的关系,当电动机的电磁场强度变化较大时,会引发耦合效应,导致干扰问题。
二、电磁兼容性问题解决的方法为了解决电动机的电磁兼容性问题,我们可以采取以下措施:1. 优化电动机设计:合理设计电动机的结构和布局,降低电磁辐射和电磁噪声的产生。
例如,在电机的外壳上增加屏蔽层,可以有效地减少辐射干扰。
2. 电磁屏蔽技术:在电动机周围设置合适的屏蔽措施,如屏蔽罩等,以减少电磁辐射的泄漏。
同时,在设计电缆布置时,应尽量避免电缆与敏感设备直接接触,采用屏蔽电缆可以进一步减少干扰。
3. 滤波器的应用:将滤波器应用于电动机电路中,可以有效地抑制电磁噪声,改善电动机的电磁兼容性。
滤波器可以选择合适的类型和参数,以达到滤除特定频率的噪声信号的目的。
4. 接地和绝缘措施:良好的接地和绝缘措施能够有效地减少电磁干扰的传播和影响范围。
在电动机系统中,应合理安排接地电极和绝缘材料,以提高整个系统的电磁兼容性。
三、实际案例解析下面以某电机生产企业电磁兼容性问题的解决为例:该企业在某产品的生产过程中发现,电机在正常运行时会对周围的电子设备产生干扰,从而导致这些设备工作异常。
解析几种有效的开关电源电磁干扰的抑制措施本文先分析了开关电源产生电磁干扰的机理, ,就目前几种有效的开关电源电磁干扰措施进行了分析比较,并为开关电源电磁干扰的进一步研究提出参考建议。
目前,许多大学及科研单位都进行了开关电源EMI(Electromagnetic Interference)的研究,他们中有些从EMI产生的机理出发,有些从EMI 产生的影响出发,都提出了许多实用有价值的方案。
这里分析与比较了几种有效的方案,并为开关电源EMI 的抑制措施提出新的参考建议。
一、开关电源电磁干扰的产生机理开关电源产生的干扰,按噪声干扰源种类来分,可分为尖峰干扰和谐波干扰两种;若按耦合通路来分,可分为传导干扰和辐射干扰两种。
现在按噪声干扰源来分别说明:1、二极管的反向恢复时间引起的干扰高频整流回路中的整流二极管正向导通时有较大的正向电流流过,在其受反偏电压而转向截止时,由于PN结中有较多的载流子积累,因而在载流子消失之前的一段时间里,电流会反向流动,致使载流子消失的反向恢复电流急剧减少而发生很大的电流变化(di/dt)。
2、开关管工作时产生的谐波干扰功率开关管在导通时流过较大的脉冲电流。
例如正激型、推挽型和桥式变换器的输入电流波形在阻性负载时近似为矩形波,其中含有丰富的高次谐波分量。
当采用零电流、零电压开关时,这种谐波干扰将会很小。
另外,功率开关管在截止期间,高频变压器绕组漏感引起的电流突变,也会产生尖峰干扰。
3、交流输入回路产生的干扰无工频变压器的开关电源输入端整流管在反向恢复期间会引起高频衰减振荡产生干扰。
开关电源产生的尖峰干扰和谐波干扰能量,通过开关电源的输入输出线传播出去而形成的干扰称之为传导干扰;而谐波和寄生振荡的能量,通过输入输出线传播时,都会在空间产生电场和磁场。
这种通过电磁辐射产生的干扰称为辐射干扰。
4、其他原因元器件的寄生参数,开关电源的原理图设计不够完美,印刷线路板(PCB)走线通常采用手工布置,具有很大的随意性,PCB的近场干扰大,并且印刷板上器件的安装、放置,以及方位的不合理都会造成EMI干扰。
电磁屏蔽的几大技术解析1.电磁屏蔽的目的电磁波是电磁能量传播的主要方式,高频电路工作时,会向外辐射电磁波,对邻近的其它设备产生干扰。
另一方面,空间的各种电磁波也会感应到电路中,对电路造成干扰。
电磁屏蔽的作用是切断电磁波的传播途径,从而消除干扰。
在解决电磁干扰问题的诸多手段中,电磁屏蔽是最基本和有效的。
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。
2.区分不同的电磁波同一个屏蔽体对于不同性质的电磁波,其屏蔽性能不同。
因此,在考虑电磁屏蔽性能时,要对电磁波的种类有基本认识。
电磁波有很多分类的方法,但是在设计屏蔽时,将电磁波按照其波阻抗分为电场波、磁场波、和平面波。
电磁波的波阻抗ZW定义为:电磁波中的电场分量E与磁场分量H的比值:ZW=E/H电磁波的波阻抗电磁波的辐射源性质、观测点到辐射源的距离以及电磁波所处的传播介质有关。
距离辐射源较近时,波阻抗取决于辐射源特性。
若辐射源为大电流、低电压(辐射源的阻抗较低),则产生的电磁波的波阻抗小于377,称为磁场波。
若辐射源为高电压、小电流(辐射源的阻抗较高),则产生的电磁波的波阻抗大于377,称为电场波。
距离辐射源较远时,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。
电场波的波阻抗随着传播距离的增加降低,磁场波的波阻抗随着传播距离的增加升高。
注意:近场区和远场区的分界面随频率不同而不同,不是一个定数,这在分析问题时要注意。
例如,在考虑机箱屏蔽时,机箱相对于线路板上的高速时钟信号而言,可能处于远场区,而对于开关电源较低的工作频率而言,可能处于近场区。
在近场区设计屏蔽时,要分别电场屏蔽和磁场屏蔽。
3.度量屏蔽性能的物理量——屏蔽效能屏蔽体的有效性用屏蔽效能(SE)来度量。
屏蔽效能的定义如下:SE=20lg(E1/E2)(dB)式中:E1=没有屏蔽时的场强E2=有屏蔽时的场强如果屏蔽效能计算中使用的是磁场强度,则称为磁场屏蔽效能,如果屏蔽效能计算中使用的是电场强度,则称为电场屏蔽效能。
屏蔽效能的单位是分贝(dB),下表是衰减量与分贝的对应关系:屏蔽前屏蔽后衰减量屏蔽效能一般民用产品机箱的屏蔽效能在40dB以下,军用设备机箱的屏蔽效能一般要达到60dB,TEMPEST设备的屏蔽机箱屏蔽效能要达到80dB以上。
屏蔽室或屏蔽舱等往往要达到100dB。
100dB以上的屏蔽体是很难制造的,成本也很高。
4.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)多次反射修正因子:电磁波在屏蔽体的第二个界面(穿出屏蔽体的界面)发生反射后,会再次传输到第一个界面,在第一个界面发射再次反射,而再次到达第二个界面,在这个界面会有一部分能量穿透界面,泄漏到空间。
这部分是额外泄漏的。
应该考虑进屏蔽效能的计算。
这就是多次反射修正因子,用字母B表示,大部分场合,B都可以忽略。
SE=R+A+B5 影响屏蔽材料的屏蔽效能的因素从上面给出的屏蔽效能计算公式可以得出一些对工程有实际指导意义的结论,根据这些结论,我们可以决定使用什么屏蔽材料,注意什么问题。
下面给出的结论,出步一看,会感到杂乱无章,无从应用,但是结合上面第3和第4条仔细分析后,会发现这些结论都有着内在联系。
深入理解下面的结论对于结构设计是十分重要的。
1)材料的导电性和导磁性越好,屏蔽效能越高,但实际的金属材料不可能兼顾这两个方面,例如铜的导电性很好,但是导磁性很差;铁的导磁性很好,但是导电性较差。
应该使用什么材料,根据具体屏蔽主要依赖反射损耗、还是吸收损耗来决定是侧重导电性还是导磁性;2)频率较低的时候,吸收损耗很小,反射损耗是屏蔽效能的主要机理,要尽量提高反射损耗;3)反射损耗与辐射源的特性有关,对于电场辐射源,反射损耗很大;对于磁场辐射源,反射损耗很小。
因此,对于磁场辐射源的屏蔽主要依靠材料的吸收损耗,应该选用磁导率较高的材料做屏蔽材料。
4)反射损耗与屏蔽体到辐射源的距离有关,对于电场辐射源,距离越近,则反射损耗越大;对于磁场辐射源,距离越近,则反射损耗越小;正确判断辐射源的性质,决定它应该靠近屏蔽体,还是原理屏蔽体,是结构设计的一个重要内容。
5)频率较高时,吸收损耗是主要的屏蔽机理,这时与辐射源是电场辐射源还是磁场辐射源关系不大。
6)电场波是最容易屏蔽的,平面波其次,磁场波是最难屏蔽的。
尤其是(1KHz以下)低频磁场,很难屏蔽。
对于低频磁场,要采用高导磁性材料,甚至采用高导电性材料和高导磁性材料复合起来的材料。
6.实用屏蔽体设计的关键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。
但在实际工作中,要达到80dB以上的屏蔽效能也是十分困难的。
这是因为,屏蔽体的屏蔽效能不仅取决于屏蔽体的结构。
屏蔽体要满足电磁屏蔽的基本原则。
电磁屏蔽的基本原则有两个:1)屏蔽体的导电连续性:这指的是整个屏蔽体必须是一个完整的、连续的导电体。
这一点在实现起来十分困难。
因为一个完全封闭的屏蔽体是没有任何使用价值的。
一个实用的机箱上会有很多孔缝造成屏蔽:通风口、显示口、安装各种调节杆的开口、不同部分的结合缝隙等。
由于这些导致导电不连续的因素存在,如果设计人员在设计时没有考虑如何处理,屏蔽体的屏蔽效能往往很低,甚至没有屏蔽效能。
2)不能有直接穿过屏蔽体的导体:一个屏蔽效能再高的屏蔽机箱,一旦有导线直接穿过屏蔽机箱,其屏蔽效能会损失99.9%(60dB)以上。
但是,实际机箱上总会有电缆穿出(入),至少会有一条电源电缆存在,如果没有对这些电缆进行妥善的处理(屏蔽或滤波),这些电缆会极大的损坏屏蔽体。
妥善处理这些电缆是屏蔽设计的重要内容之一。
(穿过屏蔽体的导体的危害有时比孔缝的危害更大)电磁屏蔽体与接地无关:对于静电场屏蔽,屏蔽体是必须接地的。
但是对于电磁屏蔽,屏蔽体的屏蔽效能却与屏蔽体接地与否无关,这是设计人员必须明确的。
在很多场合,将屏蔽体接地确实改变了电磁状态,但这是由于其它一些原因,而不是由于接地导致屏蔽体的屏蔽效能发生改变。
7.孔洞电磁泄漏的估算如前所述,屏蔽体上的孔洞是造成屏蔽体泄漏的主要因素之一孔洞产生的电磁泄漏并不是一个固定的数,而是与电磁波的频率、种类、辐射源与孔洞的距离等因素有关孔洞对电磁波的衰减可以用下面公式进行计算这里假设孔洞深度为0在远场区:SE=100-20lgL-20lgf+20lg(1+2.3lg(L/H))若L≥λ/2,则SE=0dB,这时,孔洞是完全泄漏的式中:L=缝隙的长度(mm),H=缝隙的宽度(mm),f=入射电磁波的频率(MHz)这个公式是在远场区中,最坏的情况下(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)在近场区:若辐射源是电场辐射源SE=48+20lgZC-20lgLf+20lg(1+2.3lg(L/H))若辐射源是磁场辐射源SE=20lg(πD/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=孔洞的长、宽(mm),f=电磁波的频率(MHz)注意:1)近场区,孔洞的泄漏与辐射源的特性有关当辐射源是电场源时,孔洞的泄漏远比远场小(屏蔽效能高),当辐射源是磁场源时,孔洞的泄漏远比远场大(屏蔽效能低)2)对于近场,磁场辐射源的场合,屏蔽效能与电磁波的频率没有关系,因此,千万不要认为辐射源的频率较低(许多磁场辐射源的频率都较低),而掉以轻心3)这里对磁场辐射源的假设是纯磁场源,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1/2)时,造成的屏蔽效能下降为10lgN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。
8.缝隙电磁泄漏的措施一般情况下,屏蔽机箱上的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。
在实际工程中,常常用缝隙的阻抗来衡量缝隙的屏蔽效能。
缝隙的阻抗越小,则电磁泄漏越小,屏蔽效能越高。
缝隙处的阻抗:缝隙的阻抗可以用电阻和电容并联来等效,因为接触上的点相当一个电阻,没有接触的点相当于一个电容,整个缝隙就是许多电阻和电容的并联。
低频时,电阻分量起主要作用;高频时,电容分量起主要作用。
由于电容的容抗随着频率升高降低,因此如果缝隙是主要泄漏源,则屏蔽机箱的屏蔽效能优势随着频率的升高而增加。
但是,如果缝隙的尺寸较大,高频泄漏也是缝隙泄漏的主要现象。
影响电阻成分的因素:影响缝隙上电阻成分的因素主要有:接触面积(接触点数)、接触面材料(一般较软的材料接触电阻较小)、接触面的清洁程度、接触面的压力(压力要足以使接触点穿透金属表层氧化层)、氧化腐蚀等。
影响电容成分的因素:根据电容器原理,很容易知道:两个表面之间距离越近,相对的面积越大,则电容越大。
解决缝隙泄漏的措施:1)接触面的重合面积,这可以减小电阻、增加电容。
2)使用尽量多的紧固螺钉,这也可以减小电阻、增加电容。
3)保持接触面清洁,减小接触电阻。
4)保持接触面较好的平整度,这可以减小电阻、增加电容。
5)使用电磁密封衬垫,消除缝隙上不接触点。
9.电磁密封衬垫的原理电磁密封衬垫是一种表面导电的弹性物质。
将电磁密封衬垫安装在两块金属的结合处,可以将缝隙填充满,从而消除导电不连续点。
使用了电磁密封衬垫后,缝隙中就没有较大的孔洞了,从而可以减小高频电磁波的泄漏。
使用电磁密封衬垫的好处如下:1)降低对加工的要求,允许接触面的平整度较低。
2)减少结合处的紧固螺钉,增加美观性和可维修性。
3)缝隙处不会产生高频泄漏。