电磁屏蔽手段(什么叫电磁屏蔽)
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什么叫电磁屏蔽
电磁屏蔽就是利用屏蔽体对电磁波产生衰减的作用。这种作用的大小用屏蔽效能来度量。
常选择有较高的电导率和磁导率的导体作为屏蔽物的材料。因为高导电性材料在电磁波的作用下将产生较大的感应电流。这些电流按照楞次定律将削弱电磁波的透入。
采用的金属网孔愈密,直到采用整体的金属壳,屏蔽的效果愈好,但所费材料愈多。高导磁性的材料可以引导磁力线较多地通过这些材料,而减少被屏蔽区域中的磁力线。屏蔽物通常是接地的,以免积累电荷的影响。
电磁屏蔽技术的原理解析
1、屏蔽效能的概念
屏蔽是利用屏蔽体来阻挡或减小电磁能传输的一种技术,是抑制电磁干扰的重要手段之一。屏蔽有两个目的:一是限制内部辐射的电磁能量泄漏出该内部区域,二是防止外来的辐射干扰进入某一区域。
电磁场通过金属隔离材料时,电磁场的强度将明显降低,这种现象就是金属材料的屏蔽作用。我们可以用同一位置无屏蔽体时电磁场的强度与加屏蔽体之后电磁场的强度之比来表征金属材料的屏蔽作用,定义屏蔽效能(Shielding Effectiveness,简称SE):
2、屏蔽体上孔缝的影响
实际上,屏蔽体上面不可避免地存在各种缝隙、开孔以及进出电缆等各种缺陷,这些缺陷将对屏蔽体的屏蔽效能有急剧的劣化作用。上节中分析的理想屏蔽体在30MHz以上的屏蔽效能已经足够高,远远超过工程实际的需要。真正决定实际屏蔽体的屏蔽效能的因素是各种电气不连续缺陷,包括:缝隙、开孔和电缆穿透等。
3、孔缝屏蔽的总体设计思想
根据小孔耦合理论,决定孔缝泄漏量的因素主要有两个:孔缝面积和孔缝最大线度尺寸。如果两者皆大,泄漏则最为严重;面积小而最大线度尺寸大则电磁泄漏仍然较大。孔缝主要分为四类:
(1)机箱(机柜)接缝
这类缝虽然面积不大,但其最大线度尺寸即缝长却非常大,由于维修、开启等限制,致使该类缝成为电子设备中屏蔽难度最大的一类孔缝,采用导电衬垫等特殊屏蔽材料可以有效地抑制电磁泄漏。该类孔缝屏蔽设计的关键在于合理地选择导电衬垫材料,并进行适当的变形控制。
(2)通风孔
这类孔面积和最大线度尺寸较大,通风孔设计的关键在于通风部件的选择与装配结构的设计。在满足通风性能的条件下,应尽可能选用屏效较高的屏蔽通风部件。
(3)观察孔与显示孔
这类型孔面积和最大线度尺寸较大,其设计的关键在于屏蔽透光材料的选择与装配结构的设计。
(4)连接器与机箱接缝
这类缝的面积与最大线度尺寸均不大,但由于在高频时导致连接器与机箱的接触阻抗急剧增大,从而使得屏蔽电缆的共模传导发射变大,往往导致整个设备的辐射发射出现超标,为此应采用导电橡胶等连接器导电衬垫。
由于辐射源分为近区的电场源、磁场源和远区的平面波,因此屏蔽体的屏蔽性能依据辐射源的不同,在材料选择、结构形状和对孔缝泄漏控制等方面都有所不同。在设计中要达到所需的屏蔽性能,则需首先确定辐射源,明确频率范围,再根据各个频段的典型泄漏结构,确定控制要素,进而选择恰当的屏蔽材料,设计屏蔽壳体。
综上所述,孔缝抑制的设计要点归纳为:
(1)合理选择屏蔽材料;
(2)合理设计安装互连结构。
4、孔洞泄漏的评估
机箱上不可避免地会有各种孔洞,这些孔洞最终决定了屏蔽体的屏蔽效能(假设没有电缆穿过机箱)。一般可以认为,屏蔽机箱在低频时的屏蔽效能主要取决于制造屏蔽体的材料。在高频时的屏蔽效能主要取决于机箱上的孔洞和缝隙。当电磁波入射到一个孔洞时,孔洞的作用是相当于一个偶极天线;当缝隙的长度达到1/2时,其辐射效率最高(与缝隙的宽度无关)。也就是说,它可以把入射到缝隙的全部能量辐射出去,如下图所示。
在远场区,如果孔洞的最大尺寸L小于λ/2,一个厚度为0的材料上的缝隙的屏蔽效能为:
如果L大于λ/2,则SE=0(dB)。
SE:屏蔽效能(dB)
L:孔洞的长度(mm)
H:孔洞的宽度(mm)
f:入射电磁波的频率(MHz)
这个公式计算的是最坏情况下(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高一些。
在近场区,孔洞的泄漏还与辐射源是磁场源有关。当辐射源是电场源时,孔洞的泄漏比远场小(屏蔽效能高);而当辐射源是磁场源时,孔洞的泄漏比远场大(屏蔽效能低)。对于不同电路阻抗Zc的辐射源,计算公式如下:
若ZC>(7.9/Df):(电场源)
若ZC《(7.9/Df):(电场源)
SE:屏蔽效能(dB)
L:孔洞的长度(mm)
H:孔洞的宽度(mm)
f:入射电磁波的频率(MHz)
这个公式计算的是最坏情况下(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高一些。
需要注意的问题是,对于磁场辐射源,孔洞在近场区的屏蔽效能与电磁波的频率没有关系,也就是说,很小的孔洞也可能导致较大的泄漏。这时影响屏蔽效能的一个更重要参数是孔洞到辐射源的距离。孔洞距离辐射源越近,泄漏越大。这个特点往往导致屏蔽体发生意外的泄漏。因为在屏蔽体上开孔的其中一个目的是通风散热,这意味着孔洞设计都靠近发热源附近,而发热源往往是大电流的载体,在其周围有较强的磁场。结果,无意识地将孔洞开在强磁场辐射源的附近。因此,在设计中,要注意孔洞和缝隙要远离电流载体,例如线路板、电缆和变压器等。
以下是两点设计孔洞的要注意的点:
当N个尺寸相同的孔洞排列在一起,并且相距较近(距离小于λ/2)时,孔洞阵列的屏蔽效能会下降,下降数值为10lgN。
因为孔洞的辐射有方向性,因此在不同面上的孔洞不会明显增加泄漏,利用这个特点可以在设计时将孔洞放在屏蔽机箱的不同面,避免某一个面的辐射过强。
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天依科创:电磁屏蔽什么?有什么作用呢?
什么是电磁屏蔽呢?简单的来说,电磁屏蔽就是屏蔽信号的,用金属材料做成一个密封的箱子,全方位的包裹,防止外面的信号进入空间,同时也保证里面的信号传播出去。
我们的屏蔽体不仅仅只有金属材料,还有很多其他的材料,屏蔽体就是由这些材料构成的,用屏蔽体将接收电路、设备或系统包围起来,防止它们受到外界电磁场的影响。
屏蔽一般分为两种类型:一类是静电屏蔽,主要用于防治静电场和恒定磁场的影响,另一类是电磁屏蔽,主要用于防止交变电场、交变磁场以及交变电磁场的影响。
其中静电屏蔽应该注意两点:完善的屏蔽体和良好的接地。
电磁屏蔽不但要求有良好的接地,而且要求屏蔽体具有良好的导电连续性,对屏蔽体的导电性要求要比静电屏蔽高得多。因此电磁屏蔽的常见材料有:铜板、铜箔、铝板、铝箔、钢板或金属镀层、导电涂层。
一、电磁屏蔽的原理
很多人对于电磁屏蔽的理解都是觉得被一个金属的盒子罩住并且接地就能够达到屏蔽的功能,其实这种结论是错误的。因为我们的电磁屏蔽是需要在保证良好的接地前提下将干扰信号终止于由良导体制成的屏蔽体。
电磁屏蔽的原理就是有金属屏蔽体通过反射或者是吸收来进行干扰信号源,由于随着频率的增高,波长变得与屏蔽体上孔缝的尺寸相当,从而导致屏蔽体的孔缝泄漏成为电磁屏蔽最关键的控制要素。
二、被动屏蔽和主动屏蔽:
我们的电磁屏蔽还分为主动屏蔽和被动屏蔽。被动屏蔽可以简单的理解为有人攻击我们进行反抗,被动屏蔽主要是屏蔽外来的信号;主动屏蔽就是内部问题了,主要是防止内部的信号泄露出去而进行的屏蔽。被动屏蔽体多用于屏蔽对象与干扰源相距较远的场合,如屏蔽室等。
什么是电磁屏蔽?原理是什么?上述就是小编的总结与分析,希望能够对您有所帮助,欢迎大家留言讨论。