电磁兼容性的设计概要Word文档下载推荐.docx
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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。
电磁屏蔽的作用原理是利用屏蔽体对电磁能流的反射、吸收和引导作用（图1）。
电磁屏蔽不仅对辐射干扰有良好的抑制效果，而且对静电干扰和传导耦合干扰的电容性耦合、电感性耦合均有明显的抑制作用。
反射吸收作用电磁场引导作用
图1屏蔽原理示意图
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，因此外侧仍有电场存在。
如果将金属屏蔽体接地，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。
如图2是用电力系统表示仪器金属外壳的屏蔽作用。
壳外的带电体能使金属外壳感应带电，但电力线不能穿入壳内。
图2金属外壳的屏蔽作用
1.2交变电场屏蔽
为降低交变电场对敏感电路的耦合干扰电压，可以在干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干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。
只要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干扰电压变得很小。
1.3交变磁场屏蔽
交变磁场屏蔽有高频和低频之分。
低频磁场屏蔽是利用高导磁率的材料构成磁力线的低磁阻通路，使大部分磁场被封在屏蔽体内。
屏蔽体的导磁率越高，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。
高频磁场的屏蔽是利用高导电率的材料产生的涡流的反向磁场来抵销干扰磁场而实现的。
1.4交变电磁场屏蔽
一般采用导电率高的材料作屏蔽体，并将屏蔽体接地而为零电位。
它是利用屏蔽体在高频磁场的作用下产生反方向的涡流磁场与原磁场抵消而削弱高频磁场的干扰，又因屏蔽体接地而实现电场屏蔽。
2屏蔽效能计算
屏蔽效能（SE）的定义是：
在电磁场中同一地点无屏蔽时的电磁场强度与加屏蔽体后的电磁场强度之比。
常用分贝数（dB）表示。
（2-1）
式中：
——吸收损耗
——反射损耗
——多次反射损耗
2.1电磁波反射损耗
由于空气和屏蔽金属的电磁波阻抗不同，使入射电磁波产生反射作用。
而空气的电磁波阻抗在不同场源和场区中是不一样的，所以分别计算如下：
磁场源近场中的反射损耗（dB）为：
（2-2）
电场源近场中的反射损耗R（dB）为：
（2-3）
电磁场源远场中的反射损耗R（dB）为：
（2-4）
——相对导磁率
——相对导电率
——电磁波频率（赫兹）
——辐射源到屏蔽体的距离（米）
2.2电磁波吸收损耗
当进入金属屏蔽内的电磁波在屏蔽金属内传播时，由于衰减而产生吸收作用。
吸收损耗A（dB）为：
（2-5）
——屏蔽材料厚度（毫米）
2.3电磁波多次反射损耗
电磁波在屏蔽层间的多次反射损耗（dB）为：
（2-6）
——屏蔽金属的电磁波阻抗
——空气的电磁波阻抗
当>
10dB时，一般可以不计多次反射损耗。
2.4屏蔽效能计算实例
场源距离屏蔽体（厚度0．254mm）30cm远的屏蔽效能（dB）计算结果见表1。
表1中近场和远场的分界点，为电磁场的波长。
表1场源距离屏蔽体（厚度0.254mm）30cm远的屏蔽效能（dB）
材料
铜
铁
铝
磁场近场
电场近场
远场
60
3.46
3.22
1k
24.89
14.66
10K
44.92
212.73
128.73
51.50
217.50
134.00
150k
69.40
190.20
130.40
188.0
308.0
248.00
1M
97.60
185.40
141.60
391.0
479.0
435.00
88.00
176.0
-
15M
205.0
245.0
225.0
1102.0
1143.0
1123.0
174.0
215.0
100M
418.0
426.0
422.0
1425.0
1434.0
1430.0
342.0
350.0
3屏蔽的注意事项
3.1屏蔽的完整性
如果屏蔽体不完整，将导致电磁场泄漏。
特别是电磁场屏蔽，它利用屏蔽体在高频磁场的作用下产生反方向的涡流磁场与原磁场抵消而削弱高频磁场干扰。
如果屏蔽体不完整，涡流的效果降低，即屏蔽的效果大打折扣。
3.2屏蔽材料的屏蔽效能和应用场合
电磁屏蔽技术的进展，促使屏蔽材料的形式不断发展，而不再局限于单层金属平板模式，屏蔽效能也不断提高。
应用时要特别注意不同的屏蔽材料具有不同的屏蔽效能和应用场合。
3.2.1金属平板和屏蔽薄膜
电子设备采用金属平板做机箱，既坚固耐用，又具有电磁屏蔽作用。
其电磁屏蔽效能与下述参数有关：
金属平板材料性质、电磁场源性质、电磁场源与金属平板的距离、屏蔽体接地状况等等。
各种金属屏蔽材料的性能见表2。
表2各种金属屏蔽材料的性能
金属屏蔽材料
相对铜的导电率σ铜：
5.8×
107
f=150KHz时的相对导磁率
f=时的吸收损耗dB/mm
银
1.05
1
52
1.00
51
金
0.70
42
0.61
40
锌
0.29
28
黄铜
0.26
26
镍
0.20
23
0.17
1000
650
锡
0.15
20
钢#45
0.10
500
铅
0.08
14
坡莫合金
0.03
80000
2500
不锈钢
0.02
220
当今许多电子设备采用工程塑料做机箱，由于工程塑料的加工工艺性能好，使机箱造型美观，成本低、质量轻。
但工程塑料无电磁防护性能。
屏蔽薄膜是采用喷涂、真空沉积、电镀和粘贴等工艺技术，在工程塑料和有机介质的表面覆盖一层导电膜，从而起到平板的屏蔽作用。
一般导电膜的厚度小于电磁波在其内部传播波长的l／4。
几种喷涂工艺达到的屏蔽效能见表3。
表3几种喷涂工艺达到的屏蔽效能
喷涂工艺
厚度（µ
m）
电阻（Ω/mm2）
屏蔽效能（dB）
锌电弧喷涂
2～25
50～60
银基涂层
25
0.05～0.1
60～70
铜基涂层
0.5
阴极喷射
0.75
1.5
70～90
电镀
0.1
85
化学镀
1.25
银还原
真空沉积
5～10
50～70
不同厚度的铜薄膜的屏蔽效能见表4。
表4铜薄膜的屏蔽效能
频率Hz
A
R
B
0.105
0.14
109
-47
62
1G
0.44
79
-17
0.16
-26
83
5.20
-0.6
84
2.196
0.6
110
9.20
90
21.96
2.90
-3.5
108
92
171
表头或显示器的屏蔽，可在表头或显示器的正面设置透光导电材料来实现。
透光导电材料是在有机介质或玻璃的表面覆盖一层导电膜，使其既透光，又具有一定的屏蔽效能。
几种透光率导电玻璃的屏蔽效能（dB）见表5。
表5几种透光率导电玻璃的屏蔽效能
1MHz
10MHz
100MHz
1000MHz
60%
94
72
46
21
65%
68
16
71%
36
11
75%
78
56
30
6
80%
74
4
3.2.2金属丝网
当有通风、透光、加水、测量等需要时，要在设备外壳上开孔，为提高设备的电磁屏蔽效果，应采用金属丝网的孔眼屏蔽。
或用于电子设备壳体的接缝处，提供有效的电磁屏蔽。
孔眼的屏蔽效能SE（dB）与电磁波的频率、孔眼的尺寸和数量等参数有关，其计算公式如下：
（3-1）
圆形孔吸收损耗
（3-2）
矩形孔吸收损耗
（3-3）
反射损耗
（3-4）
——孔内波阻抗和入射波阻抗之比
圆形孔
（近区磁场）（3-5）
（近区电场
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