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嘉峪檢測(cè)網(wǎng) 2021-01-18 09:30
在電子設(shè)備及電子產(chǎn)品中,電磁干擾(Electromagnetic Interference)能量通過傳導(dǎo)性耦合和輻射性耦合來進(jìn)行傳輸。為滿足電磁兼容性要求,對(duì)傳導(dǎo)性耦合需采用濾波技術(shù),即采用EMI濾波器件加以抑制;對(duì)輻射性耦合則需采用屏蔽技術(shù)加以抑制。在當(dāng)前電磁頻譜日趨密集、單位體積內(nèi)電磁功率密度急劇增加、高低電平器件或設(shè)備大量混合使用等因素而導(dǎo)致設(shè)備及系統(tǒng)電磁環(huán)境日益惡化的情況下,其重要性就顯得更為突出。
圖片
屏蔽是通過由金屬制成的殼、盒、板等屏蔽體,將電磁波局限于某一區(qū)域內(nèi)的一種方法。由于輻射源分為近區(qū)的電場(chǎng)源、磁場(chǎng)源和遠(yuǎn)區(qū)的平面波,因此屏蔽體的屏蔽性能依據(jù)輻射源的不同,在材料選擇、結(jié)構(gòu)形狀和對(duì)孔縫泄漏控制等方面都有所不同。在設(shè)計(jì)中要達(dá)到所需的屏蔽性能,則需首先確定輻射源,明確頻率范圍,再根據(jù)各個(gè)頻段的典型泄漏結(jié)構(gòu),確定控制要素,進(jìn)而選擇恰當(dāng)?shù)钠帘尾牧希O(shè)計(jì)屏蔽殼體。
屏蔽原理
電屏蔽的實(shí)質(zhì)是減小兩個(gè)設(shè)備(或兩個(gè)電路、組件、元件)間電場(chǎng)感應(yīng)的影響。電屏蔽的原理是在保證良好接地的條件下,將干擾源所產(chǎn)生的干擾終止于由良導(dǎo)體制成的屏蔽體。因此,接地良好及選擇良導(dǎo)體做為屏蔽體是電屏蔽能否起作用的兩個(gè)關(guān)鍵因素。
磁屏蔽的原理是由屏蔽體對(duì)干擾磁場(chǎng)提供低磁阻的磁通路,從而對(duì)干擾磁場(chǎng)進(jìn)行分流,因而選擇鋼、鐵、坡莫合金等高磁導(dǎo)率的材料和設(shè)計(jì)盒、殼等封閉殼體成為磁屏蔽的兩個(gè)關(guān)鍵因素。
電磁屏蔽的原理是由金屬屏蔽體通過對(duì)電磁波的反射和吸收來屏蔽輻射干擾源的遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng),即同時(shí)屏蔽場(chǎng)源所產(chǎn)生的電場(chǎng)和磁場(chǎng)分量。由于隨著頻率的增高,波長(zhǎng)變得與屏蔽體上孔縫的尺寸相當(dāng),從而導(dǎo)致屏蔽體的孔縫泄漏成為電磁屏蔽最關(guān)鍵的控制要素。
屏蔽效能
屏蔽體對(duì)輻射干擾的抑制能力用屏蔽效能SE(Shielding Effectiveness)來衡量,屏蔽效能的定義:沒有屏蔽體時(shí),從輻射干擾源傳輸?shù)娇臻g某一點(diǎn)(P)的場(chǎng)強(qiáng) 1( 1)和加入屏蔽體后,輻射干擾源傳輸?shù)娇臻g同一點(diǎn)(P)的場(chǎng)強(qiáng) 2( 2)之比,用dB(分貝)表示。


電磁場(chǎng)通過金屬材料隔離時(shí),電磁場(chǎng)的強(qiáng)度將明顯降低,這種現(xiàn)象就是金屬材料的屏蔽作用。我們可以用同一位置無屏蔽體時(shí)電磁場(chǎng)的強(qiáng)度與加屏蔽體之后電磁場(chǎng)的強(qiáng)度之比來表征金屬材料的屏蔽作用,定義屏蔽效能(ShieldingEffectiveness,簡(jiǎn)稱SE):

,電場(chǎng)的屏蔽效能

,磁場(chǎng)的屏蔽效能
式中:E1, H1為無屏蔽體時(shí)的電場(chǎng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)強(qiáng)度,
E2, H2為有屏蔽體時(shí)的電場(chǎng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)強(qiáng)度。
屏蔽的分類
工程中,實(shí)際的輻射干擾源大致分為兩類:類似于對(duì)稱振子天線的非閉合載流導(dǎo)線輻射源和類似于變壓器繞組的閉合載流導(dǎo)線輻射源。由于電偶極子和磁偶極子是上述兩類源的最基本形式,實(shí)際的輻射源在空間某點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng),均可由若干個(gè)基本源的場(chǎng)疊加而成(圖2)。因此通過對(duì)電偶極子和磁偶極子所產(chǎn)生的場(chǎng)進(jìn)行分析,就可得出實(shí)際輻射源的遠(yuǎn)近場(chǎng)及波阻抗和遠(yuǎn)、近場(chǎng)的場(chǎng)特性,從而為屏蔽分類提供良好的理論依據(jù)。

遠(yuǎn)近場(chǎng)的劃分是根據(jù)兩類基本源的場(chǎng)隨1/r(場(chǎng)點(diǎn)至源點(diǎn)的距離)的變化而確定的, 為遠(yuǎn)近場(chǎng)的分界點(diǎn),兩類源在遠(yuǎn)近場(chǎng)的場(chǎng)特征及傳播特性均有所不同。


近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)
干擾通過空間傳輸實(shí)質(zhì)上是干擾源的電磁能量以場(chǎng)的形式向四周空間傳播。場(chǎng)可分為近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)。近場(chǎng)又稱感應(yīng)場(chǎng),遠(yuǎn)場(chǎng)又稱輻射場(chǎng)。判定近場(chǎng)遠(yuǎn)場(chǎng)的準(zhǔn)則是以離場(chǎng)源的距離r也定的。
我們常用波阻抗來描述電場(chǎng)和磁場(chǎng)的關(guān)系,波阻抗定義為
Zo=E/H
在遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)電場(chǎng)和磁場(chǎng)方向垂直并且都和傳播方向垂直稱為平面波,電場(chǎng)和磁場(chǎng)的比值為固定值,為Zo=120π=377歐。下圖為波阻抗與距離的關(guān)系。

能量密度包括電場(chǎng)分量能量密度和磁場(chǎng)分量能量密度,通過對(duì)由同一場(chǎng)源所產(chǎn)生的電場(chǎng)、磁場(chǎng)分量的能量密度進(jìn)行比較,可以確定場(chǎng)源在不同區(qū)域內(nèi)何種分量占主要成份,以便確定具體的屏蔽分類。能量密度的表達(dá)式由下列公式給出:


屏蔽體上孔縫的影響
實(shí)際上,屏蔽體上面不可避免地存在各種縫隙、開孔以及進(jìn)出電纜等各種缺陷,這些缺陷將對(duì)屏蔽體的屏蔽效能有急劇的劣化作用。
上節(jié)中分析的理想屏蔽體在30MHz以上的屏蔽效能已經(jīng)足夠高,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過工程實(shí)際的需要。真正決定實(shí)際屏蔽體的屏蔽效能的因素是各種電氣不連續(xù)缺陷,包括:縫隙、開孔、電纜穿透等。
屏蔽體上面的縫隙十分常見,特別是目前機(jī)柜、插箱均是采用拼裝方式,其縫隙十分多,如果處理不妥,縫隙將急劇劣化屏蔽體的屏蔽效能。
根據(jù)孔耦合理論,決定孔縫泄漏量的因素主要有兩個(gè):孔縫面積和孔縫最大線度尺寸。兩者皆大,則泄漏最為嚴(yán)重;面積小而最大線度尺寸大則電磁泄漏仍然較大。
孔縫主要分為四類:
● 機(jī)箱(機(jī)柜)接縫
該類縫雖然面積不大,但其最大線度尺寸即縫長(zhǎng)卻非常大,由于維修、開啟等限制,致使該類縫成為電子設(shè)備中屏蔽難度最大的一類孔縫,采用導(dǎo)電襯墊等特殊屏蔽材料可以有效地抑制電磁泄漏。
該類孔縫屏蔽設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于:合理地選擇導(dǎo)電襯墊材料并進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖冃慰刂啤?nbsp;
● 通風(fēng)孔
該類孔面積和最大線度尺寸較大,通風(fēng)孔設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于通風(fēng)部件的選擇與裝配結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。在滿足通風(fēng)性能的條件下,應(yīng)盡可能選用屏效較高的屏蔽通風(fēng)部件。
● 觀察孔與顯示孔
該類型孔面積和最大線度尺寸較大,其設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于屏蔽透光材料的選擇與裝配結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。
● 連接器與機(jī)箱接縫
這類縫的面積與最大線度尺寸均不大,但由于在高頻時(shí)導(dǎo)致連接器與機(jī)箱的接觸阻抗急劇增大,從而使得屏蔽電纜的共模傳導(dǎo)發(fā)射變大,往往導(dǎo)致整個(gè)設(shè)備的輻射發(fā)射出現(xiàn)超標(biāo),為此應(yīng)采用導(dǎo)電橡膠等連接器導(dǎo)電襯墊。
綜上所述,孔縫抑制的設(shè)計(jì)要點(diǎn)歸納為:
● 合理選擇屏蔽材料;
● 合理設(shè)計(jì)安裝互連結(jié)構(gòu)。
選擇屏蔽材料
屏蔽體的有效性用屏蔽效能來度量。屏蔽效能是沒有屏蔽時(shí)空間某個(gè)位置的場(chǎng)強(qiáng)E1與有屏蔽時(shí)該位置的場(chǎng)強(qiáng)E2的比值,它表征了屏蔽體對(duì)電磁波的衰減程度。用于電磁兼容目的的屏蔽體通常能將電磁波的強(qiáng)度衰減到原來的百分之一至百萬分之一,因此通常用分貝來表述屏蔽效能,這時(shí)屏蔽效能的定義公式為:
SE = 20 lg (E1/ E2 ) (dB)
用這個(gè)定義式只能測(cè)試屏蔽材料的屏蔽效能,而無法確定應(yīng)該使用什么材料做屏蔽體。要確定使用什么材料制造屏蔽體,需要知道材料的屏蔽效能與材料的什么特性參數(shù)有關(guān)。工程中實(shí)用的表征材料屏蔽效能的公式為:
SE = A + R (dB)
式中的A稱為屏蔽材料的吸收損耗,是電磁波在屏蔽材料中傳播時(shí)發(fā)生的,計(jì)算公式為:
A=3.34t(fμrσr) (dB)
t = 材料的厚度,μr = 材料的磁導(dǎo)率,σr = 材料的電導(dǎo)率,對(duì)于特定的材料,這些都是已知的。f = 被屏蔽電磁波的頻率。
式中的R稱為屏蔽材料的反射損耗,是當(dāng)電磁波入射到不同媒質(zhì)的分界面時(shí)發(fā)生的,計(jì)算公式為:
R=20lg(ZW/ZS) (dB)
式中,Zw=電磁波的波阻抗,Zs=屏蔽材料的特性阻抗。
電磁波的波阻抗定義為電場(chǎng)分量與磁場(chǎng)分量的比值:Zw = E / H。在距離輻射源較近(<λ/2π,稱為近場(chǎng)區(qū))時(shí),波阻抗的值取決于輻射源的性質(zhì)、觀測(cè)點(diǎn)到源的距離、介質(zhì)特性等。若輻射源為大電流、低電壓(輻射源電路的阻抗較低),則產(chǎn)生的電磁波的波阻抗小于377,稱為低阻抗波,或磁場(chǎng)波。若輻射源為高電壓,小電流(輻射源電路的阻抗較高),則波阻抗大于377,稱為高阻抗波或電場(chǎng)波。關(guān)于近場(chǎng)區(qū)內(nèi)波阻抗的具體計(jì)算公式本文不予論述,以免沖淡主題,感興趣的讀者可以參考有關(guān)電磁場(chǎng)方面的參考書。當(dāng)距離輻射源較遠(yuǎn)(>λ/2π,稱為遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū))時(shí),波波阻抗僅與電場(chǎng)波傳播介質(zhì)有關(guān),其數(shù)值等于介質(zhì)的特性阻抗,空氣為377Ω。
屏蔽材料的阻抗計(jì)算方法為:
?。黌S|=3.68×10-7(fμr/σr) (Ω)
f=入射電磁波的頻率(Hz),μr=相對(duì)磁導(dǎo)率,σr=相對(duì)電導(dǎo)率
從上面幾個(gè)公式,就可以計(jì)算出各種屏蔽材料的屏蔽效能了,為了方便設(shè)計(jì),下面給出一些定性的結(jié)論。
● 在近場(chǎng)區(qū)設(shè)計(jì)屏蔽時(shí),要分別考慮電場(chǎng)波和磁場(chǎng)波的情況;
● 屏蔽電場(chǎng)波時(shí),使用導(dǎo)電性好的材料,屏蔽磁場(chǎng)波時(shí),使用導(dǎo)磁性好的材料;
● 同一種屏蔽材料,對(duì)于不同的電磁波,屏蔽效能是不同的,對(duì)電場(chǎng)波的屏蔽效能最高,對(duì)磁場(chǎng)波的屏蔽效能最低,也就是說,電場(chǎng)波最容易屏蔽,磁場(chǎng)波最難屏蔽;
● 一般情況下,材料的導(dǎo)電性和導(dǎo)磁性越好,屏蔽效能越高;
● 屏蔽電場(chǎng)波時(shí),屏蔽體盡量靠近輻射源,屏蔽磁場(chǎng)源時(shí),屏蔽體盡量遠(yuǎn)離磁場(chǎng)源;
有一種情況需要特別注意,這就是1kHz以下的磁場(chǎng)波。這種磁場(chǎng)波一般由大電流輻射源產(chǎn)生,例如,傳輸大電流的電力線,大功率的變壓器等。對(duì)于這種頻率很低的磁場(chǎng),只能采用高導(dǎo)磁率的材料進(jìn)行屏蔽,常用的材料是含鎳80%左右的坡莫合金。
孔洞和縫隙的電磁泄漏與對(duì)策
一般除了低頻磁場(chǎng)外,大部分金屬材料可以提供100dB以上的屏蔽效能。但在實(shí)際中,常見的情況是金屬做成的屏蔽體,并沒有這么高的屏蔽效能,甚至幾乎沒有屏蔽效能。這是因?yàn)樵S多設(shè)計(jì)人員沒有了解電磁屏蔽的關(guān)鍵。
首先,需要了解的是電磁屏蔽與屏蔽體接地與否并沒有關(guān)系。這與靜電場(chǎng)的屏蔽不同,在靜電中,只要將屏蔽體接地,就能夠有效地屏蔽靜電場(chǎng)。而電磁屏蔽卻與屏蔽體接地與否無關(guān),這是必須明確的。
電磁屏蔽的關(guān)鍵點(diǎn)有兩個(gè),一個(gè)是保證屏蔽體的導(dǎo)電連續(xù)性,即整個(gè)屏蔽體必須是一個(gè)完整的、連續(xù)的導(dǎo)電體。另一點(diǎn)是不能有穿過機(jī)箱的導(dǎo)體。對(duì)于一個(gè)實(shí)際的機(jī)箱,這兩點(diǎn)實(shí)現(xiàn)起來都非常困難。
首先,一個(gè)實(shí)用的機(jī)箱上會(huì)有很多孔洞和孔縫:通風(fēng)口、顯示口、安裝各種調(diào)節(jié)桿的開口、不同部分結(jié)合的縫隙等。屏蔽設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容就是如何妥善處理這些孔縫,同時(shí)不會(huì)影響機(jī)箱的其他性能(美觀、可維性、可靠性)。
其次,機(jī)箱上總是會(huì)有電纜穿出(入),至少會(huì)有一條電源電纜。這些電纜會(huì)極大地危害屏蔽體,使屏蔽體的屏蔽效能降低數(shù)十分貝。妥善處理這些電纜是屏蔽設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容之一(穿過屏蔽體的導(dǎo)體的危害有時(shí)比孔縫的危害更大)。
當(dāng)電磁波入射到一個(gè)孔洞時(shí),其作用相當(dāng)于一個(gè)偶極天線(圖1),當(dāng)孔洞的長(zhǎng)度達(dá)到λ/2時(shí),其輻射效率最高(與孔洞的寬度無關(guān)),也就是說,它可以將激勵(lì)孔洞的全部能量輻射出去。
對(duì)于一個(gè)厚度為0材料上的孔洞,在遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)中,最壞情況下(造成最大泄漏的極化方向)的屏蔽效能(實(shí)際情況下屏蔽效能可能會(huì)更大一些)計(jì)算公式為:
SE=100 -20lgL - 20lg f + 20lg [1 + 2.3lg(L/H)] (dB)
若 L ≥λ/2,SE = 0 (dB)
式中各量:L = 縫隙的長(zhǎng)度(mm),H = 縫隙的寬度(mm),f = 入射電磁波的頻率(MHz)。
在近場(chǎng)區(qū),孔洞的泄漏還與輻射源的特性有關(guān)。當(dāng)輻射源是電場(chǎng)源時(shí),孔洞的泄漏比遠(yuǎn)場(chǎng)時(shí)?。ㄆ帘涡芨撸?,而當(dāng)輻射源是磁場(chǎng)源時(shí),孔洞的泄漏比遠(yuǎn)場(chǎng)時(shí)要大(屏蔽效能低)。近場(chǎng)區(qū),孔洞的電磁屏蔽計(jì)算公式為:
若ZC >(7.9/D·f):
SE = 48 +20lg ZC - 20lgL·f+ 20lg [1 + 2.3lg (L/H) ]
若Zc<(7.9/D·f):
SE = 20lg [(D/L) + 20lg (1 + 2.3lg (L/H) ]
式中:Zc=輻射源電路的阻抗(Ω),
D = 孔洞到輻射源的距離(m),
L、H = 孔洞長(zhǎng)、寬(mm),
f = 電磁波的頻率(MHz)
說明:
● 在第二個(gè)公式中,屏蔽效能與電磁波的頻率沒有關(guān)系。
● 大多數(shù)情況下,電路滿足第一個(gè)公式的條件,這時(shí)的屏蔽效能大于第二中條件下的屏蔽效能。
● 第二個(gè)條件中,假設(shè)輻射源是純磁場(chǎng)源,因此可以認(rèn)為是一種在最壞條件下,對(duì)屏蔽效能的保守計(jì)算。
● 對(duì)于磁場(chǎng)源,屏蔽效能與孔洞到輻射源的距離有關(guān),距離越近,則泄漏越大。這點(diǎn)在設(shè)計(jì)時(shí)一定要注意,磁場(chǎng)輻射源一定要盡量遠(yuǎn)離孔洞。
多個(gè)孔洞的情況
當(dāng)N個(gè)尺寸相同的孔洞排列在一起,并且相距很近(距離小于λ/2)時(shí),造成的屏蔽效能下降為20lgN1/2。在不同面上的孔洞不會(huì)增加泄漏,因?yàn)槠漭椛浞较虿煌?,這個(gè)特點(diǎn)可以在設(shè)計(jì)中用來避免某一個(gè)面的輻射過強(qiáng)。
除了使孔洞的尺寸遠(yuǎn)小于電磁波的波長(zhǎng),用輻射源盡量遠(yuǎn)離孔洞等方法減小孔洞泄漏以外,增加孔洞的深度也可以減小孔洞的泄漏,這就是截止波導(dǎo)的原理。
一般情況下,屏蔽機(jī)箱上不同部分的結(jié)合處不可能完全接觸,只能在某些點(diǎn)接觸上,這構(gòu)成了一個(gè)孔洞陣列。縫隙是造成屏蔽機(jī)箱屏蔽效能降級(jí)的主要原因之一。減小縫隙泄漏的方法有:
● 增加導(dǎo)電接觸點(diǎn)、減小縫隙的寬度,例如使用機(jī)械加工的手段(如用銑床加工接觸表面)來增加接觸面的平整度,增加緊固件(螺釘、鉚釘)的密度;
● 加大兩塊金屬板之間的重疊面積;
● 使用電磁密封襯墊,電磁密封襯墊是一種彈性的導(dǎo)電材料。如果在縫隙處安裝上連續(xù)的電磁密封襯墊,那么,對(duì)于電磁波而言,就如同在液體容器的蓋子上使用了橡膠密封襯墊后不會(huì)發(fā)生液體泄漏一樣,不會(huì)發(fā)生電磁波的泄漏。
穿過屏蔽體的導(dǎo)體的處理
造成屏蔽體失效的另一個(gè)主要原因是穿過屏蔽體的導(dǎo)體。在實(shí)際中,很多結(jié)構(gòu)上很嚴(yán)密的屏蔽機(jī)箱(機(jī)柜)就是由于有導(dǎo)體直接穿過屏蔽箱而導(dǎo)致電磁兼容試驗(yàn)失敗,這是缺乏電磁兼容經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)師感到困惑的典型問題之一。
判斷這種問題的方法是將設(shè)備上在試驗(yàn)中沒有必要連接的電纜拔下,如果電磁兼容問題消失,說明電纜是導(dǎo)致問題的因素。解決這個(gè)問題有兩個(gè)方法:
● 對(duì)于傳輸頻率較低的信號(hào)的電纜,在電纜的端口處使用低通濾波器,濾除電纜上不必要的高頻頻率成分,減小電纜產(chǎn)生的電磁輻射(因?yàn)楦哳l電流最容易輻射)。這同樣也能防止電纜上感應(yīng)到的環(huán)境噪聲傳進(jìn)設(shè)備內(nèi)的電路。
● 對(duì)于傳輸頻率較高的信號(hào)的電纜,低通濾波器可能會(huì)導(dǎo)致信號(hào)失真,這時(shí)只能采用屏蔽的方法。但要注意屏蔽電纜的屏蔽層要360°搭接,這往往是很難的。
在電纜端口安裝低通濾波器有兩個(gè)方法
● 安裝在線路板上,這種方法的優(yōu)點(diǎn)是經(jīng)濟(jì),缺點(diǎn)是高頻濾波效果欠佳。顯然,這個(gè)缺點(diǎn)對(duì)于這種用途的濾波器是十分致命的,因?yàn)?,我們使用濾波器的目的就是濾除容易導(dǎo)致輻射的高頻信號(hào),或者空間的高頻電磁波在電纜上感應(yīng)的電流。
● 安裝在面板上,這種濾波器直接安裝在屏蔽機(jī)箱的金屬面板上,如饋通濾波器、濾波陣列板、濾波連接器等。由于直接安裝在金屬面板上,濾波器的輸入、輸出之間完全隔離,接地良好,導(dǎo)線上的干擾在機(jī)箱端口上被濾除,因此濾波效果十分理想。缺點(diǎn)是安裝需要一定的結(jié)構(gòu)配合,這必須在設(shè)計(jì)初期進(jìn)行考慮。
由于現(xiàn)代電子設(shè)備的工作頻率越來越高,對(duì)付的電磁干擾頻率也越來越高,因此在面板上安裝干擾濾波器成為一種趨勢(shì)。一種使用十分方便、性能十分優(yōu)越的器件就是濾波連接器。濾波連接器的外形與普通連接器的外形完全相同,可以直接替換。它的每根插針或孔上有一個(gè)低通濾波器。低通濾波器可以是簡(jiǎn)單的單電容電路,也可以是較復(fù)雜的電路。
解決電纜上干擾的一個(gè)十分簡(jiǎn)單的方法是在電纜上套一個(gè)鐵氧體磁環(huán),這個(gè)方法雖然往往有效,但是有一些條件。許多人對(duì)鐵氧體寄予了過高期望,只要一遇到電纜輻射的問題,就在電纜上套鐵氧體,往往會(huì)失望。鐵氧體磁環(huán)的效果預(yù)測(cè)公式為:
共模輻射改善 =20lg(加磁環(huán)后的共模環(huán)路阻抗/加磁環(huán)前的共模環(huán)路阻抗)
例如,如果沒加鐵氧體時(shí)的共模環(huán)路阻抗為100Ω,加了鐵氧體以后為1000Ω,則共模輻射改善為20dB。
說明:有時(shí)套上鐵氧體后,電磁輻射并沒有明顯的改善,這并不一定是鐵氧體沒有起作用,而可能是除了這根電纜以外,還有其他輻射源。
在電纜上使用鐵氧體磁環(huán)時(shí),要注意下列一些問題:
● 磁環(huán)的內(nèi)徑盡量小
● 磁環(huán)的壁盡量厚
● 磁環(huán)盡量長(zhǎng)
● 磁環(huán)盡量安裝在電纜的端頭處
金屬屏蔽效率
可用屏蔽效率(SE)對(duì)屏蔽罩的適用性進(jìn)行評(píng)估,其單位是分貝,計(jì)算公式為 SEdB=A+R+B
其中 A:吸收損耗(dB) R:反射損耗(dB) B:校正因子(dB)(適用于薄屏蔽罩內(nèi)存在多個(gè)反射的情況)一個(gè)簡(jiǎn)單的屏蔽罩會(huì)使所產(chǎn)生的電磁場(chǎng)強(qiáng)度降至最初的十分之一,即SE等于20dB;而有些場(chǎng)合可能會(huì)要求將場(chǎng)強(qiáng)降至為最初的十萬分之一,即SE要等于100dB。
吸收損耗是指電磁波穿過屏蔽罩時(shí)能量損耗的數(shù)量,吸收損耗計(jì)算式為
AdB=1.314(f×σ×μ)1/2×t
其中 f:頻率(MHz) μ:銅的導(dǎo)磁率 σ:銅的導(dǎo)電率 t:屏蔽罩厚度
反射損耗(近場(chǎng))的大小取決于電磁波產(chǎn)生源的性質(zhì)以及與波源的距離。對(duì)于桿狀或直線形發(fā)射天線而言,離波源越近波阻越高,然后隨著與波源距離的增加而下降,但平面波阻則無變化(恒為377)。
相反,如果波源是一個(gè)小型線圈,則此時(shí)將以磁場(chǎng)為主,離波源越近波阻越低。波阻隨著與波源距離的增加而增加,但當(dāng)距離超過波長(zhǎng)的六分之一時(shí),波阻不再變化,恒定在377處。
反射損耗隨波阻與屏蔽阻抗的比率變化,因此它不僅取決于波的類型,而且取決于屏蔽罩與波源之間的距離。這種情況適用于小型帶屏蔽的設(shè)備。
近場(chǎng)反射損耗可按下式計(jì)算
R(電)dB=321.8-(20×lgr)-(30×lg f)-[10×lg(μ/σ)] R(磁)dB=14.6+(20×lg r)+(10×lg f)+[10×lg(μ/σ)]
其中 r:波源與屏蔽之間的距離。
SE算式最后一項(xiàng)是校正因子B,其計(jì)算公式為B=20lg[-exp(-2t/σ)]
此式僅適用于近磁場(chǎng)環(huán)境并且吸收損耗小于10dB的情況。由于屏蔽物吸收效率不高,其內(nèi)部的再反射會(huì)使穿過屏蔽層另一面的能量增加,所以校正因子是個(gè)負(fù)數(shù),表示屏蔽效率的下降情況。

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