电磁兼容讲义-屏蔽原理.ppt

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6屏蔽的基本原理,主要内容,电屏蔽,6.1,6.2,6.3,6.4,电磁屏蔽,屏蔽及屏蔽效能,磁屏蔽,6.5,薄膜屏蔽,6.1屏蔽及屏蔽效能,抑制以场的形式造成干扰的有效方法是电磁屏蔽。

所谓电磁屏蔽就是以某种材料（导电或导磁材料）制成的屏蔽壳体（实体的或非实体的）将需要屏蔽的区域封闭起来，形成电磁隔离，即其内的电磁场不能越出这一区域，而外来的辐射电磁场不能进入这一区域（或者进出该区域的电磁能量将受到很大的衰减）。

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。

6.1屏蔽及屏蔽效能,电磁屏蔽的类型,电磁屏蔽,静电屏蔽,交变电场屏蔽,低频磁场屏蔽,高频磁场屏蔽,电场屏蔽,磁场屏蔽,电磁屏蔽,6.1屏蔽及屏蔽效能,或,或,屏蔽效能的新定义：

AndrewC.Marvin,etc.AproposednewdefinitionandmeasurementoftheshieldingeffectofequipmentenclosuresJ.IEEEtrans.onEMC46（3）,459-468,2004,6.1屏蔽及屏蔽效能,主要内容,电屏蔽,6.1,6.2,6.3,6.4,电磁屏蔽,屏蔽及屏蔽效能,磁屏蔽,6.5,薄膜屏蔽,6.2电屏蔽,电屏蔽的实质是减小两个回路（或两个元件、组件）间电场感应的影响。

电磁场理论表明，置于静电场中的导体在静电平衡的条件下，具有下列性质：

导体内部任何一点的电场为零；,导体表面任何一点的电场强度矢量的方向与该点的导体平面垂直；,整个导体是一个等位体；,导体内部没有静电荷存在，电荷只能分布在导体的表面上。

（a）孤立带电导体A,（b）导体B包围带电导体A的情况,（c）静电屏蔽,6.2电屏蔽,（d）孤立屏蔽体置于外界场中,（e）屏蔽体接地,场的观点看，电屏蔽的实质是干扰源发出的电力线被终止于屏蔽体，从而切断了干扰源与感受器之间电力线的交连。

6.2电屏蔽,为减小UB，可增大C2，因此在电子设备中对一些敏感导线或元件应贴近金属板或地线布置；另一方面应减小C1，在布局时使干扰源和感受器尽可能远离。

6.2电屏蔽,在A、B间加入屏蔽金属板S以后，B的感应电压UBS在下述情况下可能比无屏蔽时更大。

当屏蔽体离地较远，使C3C4；若还有C3C2C5/（C2C5），则,6.2电屏蔽,如果把屏蔽金属板良好接地，就可认为C4，US0，因此UBS0，即获得良好的屏蔽效能。

6.2电屏蔽,实际上由于屏蔽金属板不是无限大，并非完全无缝隙的封闭体，在A、B间总还存在剩余电容C1，由于C1的作用，屏蔽后在B上的感应电压UBS为,6.2电屏蔽,另外，屏蔽体接地时总有接地阻抗存在，特别是当屏蔽体通过中介导线接地时，接地阻抗还与频率有关。

屏蔽体接地线在时变场作用下流过地电流时，接地阻抗ZS的压降使屏蔽体的电位US不为零，并随着ZS的上升而增加；感受器B的感应电压UBS又随US增加。

从电路的观点分析，屏蔽体起着减小干扰源和感受器之间分布电容的作用。

6.2电屏蔽,电屏蔽设计：

屏蔽体必须良好接地,正确选择接地点,合理设计屏蔽体的形状,注意屏蔽体材料的选择,主要内容,电屏蔽,6.1,6.2,6.3,6.4,电磁屏蔽,屏蔽及屏蔽效能,磁屏蔽,6.5,薄膜屏蔽,6.3磁屏蔽,对于低频磁场（包括恒定磁场）屏蔽：

涡流的屏蔽作用很小；主要有赖于高磁导率材料所具有的高磁导率起磁分路作用。

6.3磁屏蔽,磁屏蔽是通过屏蔽盒（罩）的高磁导性能，即低磁阻来实现的。

设计时，需仔细考虑屏蔽体的接缝与孔洞的处理：

合理布置接缝与磁场的相对方位,（a）接缝切断漏磁通（b）接缝顺着漏磁通,6.3磁屏蔽,正确布置通风孔,6.3磁屏蔽,合理的结构与工艺,接缝的连接工艺及结构对屏蔽效能的影响较大，应根据使用要求合理地设计，常用的连接方式有熔焊、点焊、铆钉和螺钉连接。

熔焊时应采用与本体材料相同的焊条，使接缝具有最佳的屏蔽性能。

点焊和铆接时，在接缝处应有足够的重叠。

螺钉连接时，在交接处同样应有足够的重叠和尽可能小的螺钉间距。

磁屏蔽体在机械加工全部完成之后进行退火处理。

双层磁屏蔽。

6.3磁屏蔽,对于高频磁场屏蔽：

其屏蔽原理是利用电磁感应现象在屏蔽体表面所产生的涡流的反磁场来达到屏蔽的目的，也就是说，利用了涡流反磁场对于原骚扰磁场的排斥作用，来抑制或抵消屏蔽体外的磁场。

高频磁场的屏蔽采用的是低电阻率的良导体材料，例如铜、铝等。

6.3磁屏蔽,屏蔽线圈等效电路,主要内容,电屏蔽,6.1,6.2,6.3,6.4,电磁屏蔽,屏蔽及屏蔽效能,磁屏蔽,6.5,薄膜屏蔽,6.4电磁屏蔽,借助电路理论，即电磁感应原理，通过涡流的屏蔽效应阐述电磁屏蔽的机理；根据电磁场理论，计算电磁波在不同传播媒质的分界面及媒质内部传输时产生的反射与衰减；根据传输线理论，行波在有耗非均匀传输线中会产生反射和损耗，这与电磁波在通过金属时的现象相似，用它计算屏蔽材料的反射与衰减。

电磁屏蔽机理常用分析方法有三种：

6.4电磁屏蔽,实心型电磁屏蔽的物理过程：

SE=ARB（倍）,SEdB=AdB+RdB+BdB（dB）,A吸收损耗（倍）R反射损耗（倍）B多次反射修正系数（倍）,6.4电磁屏蔽,吸收损耗（A）,在1MHz以上，铝、钢和铜等金属均可对平面电磁波提供良好的屏蔽效能,6.4电磁屏蔽,R=（Zs+Zw）2/（4ZsZw）,反射损耗（R）,RdB=20lgR（dB）,Zw自由空间的波阻抗Zs金属板的波阻抗,良导体：

在1MHz时，铜对电磁波的波阻抗只有0.368m！

6.4电磁屏蔽,反射损耗（R）,R=（Zs+Zw）2/（4ZsZw）,6.4电磁屏蔽,6.4电磁屏蔽,B多次反射修正系数（B）,当金属板吸收损耗较大时（一般是A10dB），多次反射修正系数可忽略。

主要内容,电屏蔽,6.1,6.2,6.3,6.4,电磁屏蔽,屏蔽及屏蔽效能,磁屏蔽,6.5,薄膜屏蔽,6.5薄膜屏蔽,采用喷涂、真空沉积和粘贴等技术在塑料机箱上包覆一层导电薄膜。

假定该导电薄膜的厚度为t，电磁波在导电薄膜中的传播波长为t，若tt/4，则称这种屏蔽层为薄膜屏蔽。

薄膜屏蔽的导电层很薄，吸收损耗几乎可以忽略，屏蔽效能主要取决于反射损耗。

吸收损耗（A）,6.5薄膜屏蔽,铜薄膜屏蔽层的屏蔽效能计算值dB,薄膜的屏蔽效能几乎与频率无关。

多次反射修正系数将为一较大的负值，起着减少界面反射损耗的作用。

只有当屏蔽层厚度大于t/4时，由于吸收损耗增加，多次反射修正系数趋于零，屏蔽效能才随频率升高而增加。

6.5薄膜屏蔽,不同厚度的铝、铜、金、银、等薄膜的屏蔽效能与频率的关系曲线,6.5薄膜屏蔽,微机塑料机壳导电喷涂层屏蔽效能的实测值dB,习题,6.1电屏蔽的实质是什么？

6.2一个用0.8mm薄铝板制成的完整屏蔽体，求该屏蔽体对频率为1MHz平面波场的屏蔽效能。