中文字幕一级黄色A级片|免费特级毛片。性欧美日本|偷拍亚洲欧美1级片|成人黄色中文小说网|A级片视频在线观看|老司机网址在线观看|免费一级无码激情黄所|欧美三级片区精品网站999|日韩av超碰日本青青草成人|一区二区亚洲AV婷婷

1.  電磁屏蔽的目的

電磁波是電磁能量傳播的主要方式，高頻電路工作時(shí)，會(huì)向外輻射電磁波，對鄰近的其它設(shè)備產(chǎn)生干擾。
另一方面，空間的各種電磁波也會(huì)感應(yīng)到電路中，對電路造成干擾
電磁屏蔽的作用是切斷電磁波的傳播途徑，從而消除干擾。
在解決電磁干擾問題的諸多手段中，電磁屏蔽是最基本和有效的。
用電磁屏蔽的方法來解決電磁干擾問題的最大好處是不會(huì)影響電路的正常工作，因此不需要對電路做任何修改。

 

2. 區(qū)分不同的電磁波

同一個(gè)屏蔽體對于不同性質(zhì)的電磁波，其屏蔽性能不同。
因此，在考慮電磁屏蔽性能時(shí)，要對電磁波的種類有基本認(rèn)識。
電磁波有很多分類的方法，但是在設(shè)計(jì)屏蔽時(shí)，將電磁波按照其波阻抗分為電場波、磁場波、和平面波。

電磁波的波阻抗ZW 定義為：電磁波中的電場分量E與磁場分量H的比值: ZW = E / H。

電磁波的波阻抗電磁波的輻射源性質(zhì)、觀測點(diǎn)到輻射源的距離以及電磁波所處的傳播介質(zhì)有關(guān)。

距離輻射源較近時(shí)，波阻抗取決于輻射源特性。
若輻射源為大電流、低電壓（輻射源的阻抗較低），則產(chǎn)生的電磁波的波阻抗小于377，稱為磁場波。
若輻射源為高電壓、小電流（輻射源的阻抗較高），則產(chǎn)生的電磁波的波阻抗大于377，稱為電場波。

距離輻射源較遠(yuǎn)時(shí)，波阻抗僅與電場波傳播介質(zhì)有關(guān)，其數(shù)值等于介質(zhì)的特性阻抗，空氣為377Ω。

電場波的波阻抗隨著傳播距離的增加降低，磁場波的波阻抗隨著傳播距離的增加升高。

注意: 近場區(qū)和遠(yuǎn)場區(qū)的分界面隨頻率不同而不同，不是一個(gè)定數(shù)，這在分析問題時(shí)要注意。
例如，在考慮機(jī)箱屏蔽時(shí)，機(jī)箱相對于線路板上的高速時(shí)鐘信號而言，可能處于遠(yuǎn)場區(qū)，而對于開關(guān)電源較低的工作頻率而言，可能處于近場區(qū)。

在近場區(qū)設(shè)計(jì)屏蔽時(shí)，要分別電場屏蔽和磁場屏蔽。

 

3. 度量屏蔽性能的物理量——屏蔽效能

屏蔽體的有效性用屏蔽效能（SE）來度量。
屏蔽效能的定義如下：

SE=20lg(E1/E2)   (dB)

式中：E1 =沒有屏蔽時(shí)的場強(qiáng) E2 =有屏蔽時(shí)的場強(qiáng)。

如果屏蔽效能計(jì)算中使用的是磁場強(qiáng)度，則稱為磁場屏蔽效能，如果屏蔽效能計(jì)算中使用的是電場強(qiáng)度，則稱為電場屏蔽效能。
屏蔽效能的單位是分貝(dB)，下表是衰減量與分貝的對應(yīng)關(guān)系：

 

 

屏蔽前	屏蔽后	衰減量	屏蔽效能
1	0.1	90%	20dB
1	0.01	99%	40dB
1	0.001	99.9%	60dB
1	0.0001	99.99%	80dB
1	0.00001	99.999%	100dB

 

一般民用產(chǎn)品機(jī)箱的屏蔽效能在40dB以下，軍用設(shè)備機(jī)箱的屏蔽效能一般要達(dá)到60dB，TEMPEST設(shè)備的屏蔽機(jī)箱屏蔽效能要達(dá)到80dB以上。
屏蔽室或屏蔽艙等往往要達(dá)到100dB。
100dB以上的屏蔽體是很難制造的，成本也很高。

 

4. 屏蔽材料的屏蔽效能估算

電磁波在穿過屏蔽體是發(fā)生衰減是因?yàn)槟芰坑辛藫p耗，這種損耗可以分成兩個(gè)部分：反射損耗和吸收損耗。

反射損耗：當(dāng)電磁波入射到不同媒質(zhì)的分界面時(shí)，就會(huì)發(fā)生反射，使穿過界面的電磁能量減弱。
由于反射現(xiàn)象而造成的電磁能量損失稱為反射損耗，用字母R表示。
當(dāng)電磁波穿過一層屏蔽體時(shí)要經(jīng)過兩個(gè)界面，要發(fā)生兩次反射。
因此，電磁波穿過屏蔽體時(shí)的反射損耗等于兩個(gè)界面上的反射損耗總和。
反射損耗的計(jì)算公式如下：

R=20lg(ZW/ZS)  (dB)   式中: ZW= 入射電磁波的波阻抗 ，ZS=屏蔽材料的特性阻抗    。    

|ZS|=3.68×10-7（fμrσr）1/2式中: f= 入射電磁波的頻率 ，μr=相對磁導(dǎo)率，σr=相對電導(dǎo)率

吸收損耗：電磁波在屏蔽材料中傳播時(shí)，會(huì)有一部分能量轉(zhuǎn)換成熱量，導(dǎo)致電磁能量損失，損失的這部分能量成為屏蔽材料的吸收損耗，用字母A表示，計(jì)算公式如下：

A=3.34t（fμrσr）1/2   (dB) 

多次反射修正因子: 電磁波在屏蔽體的第二個(gè)界面（穿出屏蔽體的界面）發(fā)生反射后，會(huì)再次傳輸?shù)降谝粋€(gè)界面，在第一個(gè)界面發(fā)射再次反射，而再次到達(dá)第二個(gè)界面，在這個(gè)界面會(huì)有一部分能量穿透界面，泄漏到空間。
這部分是額外泄漏的。
應(yīng)該考慮進(jìn)屏蔽效能的計(jì)算。
這就是多次反射修正因子，用字母B表示，大部分場合，B都可以忽略。

SE = R + A + B

從上面給出的屏蔽效能計(jì)算公式可以得出一些對工程有實(shí)際指導(dǎo)意義的結(jié)論，根據(jù)這些結(jié)論，我們可以決定使用什么屏蔽材料，注意什么問題。
下面給出的結(jié)論，出步一看，會(huì)感到雜亂無章，無從應(yīng)用，但是結(jié)合上面第3和第4條仔細(xì)分析后，會(huì)發(fā)現(xiàn)這些結(jié)論都有著內(nèi)在聯(lián)系。
深入理解下面的結(jié)論對于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是十分重要的。

1）材料的導(dǎo)電性和導(dǎo)磁性越好，屏蔽效能越高，但實(shí)際的金屬材料不可能兼顧這兩個(gè)方面，例如銅的導(dǎo)電性很好，但是導(dǎo)磁性很差；鐵的導(dǎo)磁性很好，但是導(dǎo)電性較差。
應(yīng)該使用什么材料，根據(jù)具體屏蔽主要依賴反射損耗、還是吸收損耗來決定是側(cè)重導(dǎo)電性還是導(dǎo)磁性；

2）頻率較低的時(shí)候，吸收損耗很小，反射損耗是屏蔽效能的主要機(jī)理，要盡量提高反射損耗；

3）反射損耗與輻射源的特性有關(guān)，對于電場輻射源，反射損耗很大；對于磁場輻射源，反射損耗很小。
因此，對于磁場輻射源的屏蔽主要依靠材料的吸收損耗，應(yīng)該選用磁導(dǎo)率較高的材料做屏蔽材料。

4）反射損耗與屏蔽體到輻射源的距離有關(guān)，對于電場輻射源，距離越近，則反射損耗越大；對于磁場輻射源，距離越近，則反射損耗越小；正確判斷輻射源的性質(zhì)，決定它應(yīng)該靠近屏蔽體，還是原理屏蔽體，是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要內(nèi)容。

5）頻率較高時(shí)，吸收損耗是主要的屏蔽機(jī)理，這時(shí)與輻射源是電場輻射源還是磁場輻射源關(guān)系不大。

6）電場波是最容易屏蔽的，平面波其次，磁場波是最難屏蔽的。
尤其是（1KHz以下）低頻磁場，很難屏蔽。
對于低頻磁場，要采用高導(dǎo)磁性材料，甚至采用高導(dǎo)電性材料和高導(dǎo)磁性材料復(fù)合起來的材料。

 

5. 實(shí)用屏蔽體設(shè)計(jì)的關(guān)鍵

一般除了低頻磁場外，大部分金屬材料可以提供100dB以上的屏蔽效能。
但在實(shí)際工作中，要達(dá)到80dB以上的屏蔽效能也是十分困難的。
這是因?yàn)?，屏蔽體的屏蔽效能不僅取決于屏蔽體的結(jié)構(gòu)。
屏蔽體要滿足電磁屏蔽的基本原則。
電磁屏蔽的基本原則有兩個(gè)：

1）屏蔽體的導(dǎo)電連續(xù)性：這指的是整個(gè)屏蔽體必須是一個(gè)完整的、連續(xù)的導(dǎo)電體。
這一點(diǎn)在實(shí)現(xiàn)起來十分困難。
因?yàn)橐粋€(gè)完全封閉的屏蔽體是沒有任何使用價(jià)值的。
一個(gè)實(shí)用的機(jī)箱上會(huì)有很多孔縫造成屏蔽：通風(fēng)口、顯示口、安裝各種調(diào)節(jié)桿的開口、不同部分的結(jié)合縫隙等。
由于這些導(dǎo)致導(dǎo)電不連續(xù)的因素存在，如果設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時(shí)沒有考慮如何處理，屏蔽體的屏蔽效能往往很低，甚至沒有屏蔽效能。

2）不能有直接穿過屏蔽體的導(dǎo)體：一個(gè)屏蔽效能再高的屏蔽機(jī)箱，一旦有導(dǎo)線直接穿過屏蔽機(jī)箱，其屏蔽效能會(huì)損失99.9%（60dB）以上。
但是，實(shí)際機(jī)箱上總會(huì)有電纜穿出（入），至少會(huì)有一條電源電纜存在，如果沒有對這些電纜進(jìn)行妥善的處理（屏蔽或?yàn)V波），這些電纜會(huì)極大的損壞屏蔽體。
妥善處理這些電纜是屏蔽設(shè)計(jì)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）

電磁屏蔽體與接地?zé)o關(guān)：對于靜電場屏蔽，屏蔽體是必須接地的
但是對于電磁屏蔽，屏蔽體的屏蔽效能卻與屏蔽體接地與否無關(guān)，這是設(shè)計(jì)人員必須明確的。
在很多場合，將屏蔽體接地確實(shí)改變了電磁狀態(tài)，但這是由于其它一些原因，而不是由于接地導(dǎo)致屏蔽體的屏蔽效能發(fā)生改變。

 

6. 孔洞電磁泄漏的估算

如前所述，屏蔽體上的孔洞是造成屏蔽體泄漏的主要因素之一。
孔洞產(chǎn)生的電磁泄漏并不是一個(gè)固定的數(shù)，而是與電磁波的頻率、種類、輻射源與孔洞的距離等因素有關(guān)。
孔洞對電磁波的衰減可以用下面公式進(jìn)行計(jì)算。
這里假設(shè)孔洞深度為0。

在遠(yuǎn)場區(qū)：SE=100-20lgL-20lgf+20lg(1+2.3lg(L/H)) 

    若L≥λ/2，則SE=0 dB ，這時(shí)，孔洞是完全泄漏的

 式中： L=縫隙的長度（mm），H=縫隙的寬度（mm），f=入射電磁波的頻率（MHz）

這個(gè)公式是在遠(yuǎn)場區(qū)中，最壞的情況下（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）。
 

在近場區(qū)：

若輻射源是電場輻射源 SE=48+20lgZC-20lgLf+20lg(1+2.3lg(L/H)) 

若輻射源是磁場輻射源 SE=20lg（πD/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 =孔洞的長、寬（mm）， f=電磁波的頻率（MHz）

注意：

1) 近場區(qū),孔洞的泄漏與輻射源的特性有關(guān)。
當(dāng)輻射源是電場源時(shí)，孔洞的泄漏遠(yuǎn)比遠(yuǎn)場?。ㄆ帘涡芨撸?，當(dāng)輻射源是磁場源時(shí)，孔洞的泄漏遠(yuǎn)比遠(yuǎn)場大（屏蔽效能低）。

2）對于近場，磁場輻射源的場合，屏蔽效能與電磁波的頻率沒有關(guān)系，因此，千萬不要認(rèn)為輻射源的頻率較低（許多磁場輻射源的頻率都較低），而掉以輕心。

3）這里對磁場輻射源的假設(shè)是純磁場源，因此可以認(rèn)為是一種在最壞條件下，對屏蔽效能的保守計(jì)算。

對于磁場源，屏蔽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，磁場輻射源一定要遠(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1/2）時(shí)，造成的屏蔽效能下降為10 lgN。
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)。

 

7. 縫隙電磁泄漏的措施

一般情況下，屏蔽機(jī)箱上的不同部分的結(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)箱屏蔽效能降級的主要原因之一。
在實(shí)際工程中，常常用縫隙的阻抗來衡量縫隙的屏蔽效能。
縫隙的阻抗越小，則電磁泄漏越小，屏蔽效能越高。

縫隙處的阻抗：

縫隙的阻抗可以用電阻和電容并聯(lián)來等效，因?yàn)榻佑|上的點(diǎn)相當(dāng)一個(gè)電阻，沒有接觸的點(diǎn)相當(dāng)于一個(gè)電容，整個(gè)縫隙就是許多電阻和電容的并聯(lián)。
低頻時(shí)，電阻分量起主要作用；高頻時(shí)，電容分量起主要作用。
由于電容的容抗隨著頻率升高降低，因此如果縫隙是主要泄漏源，則屏蔽機(jī)箱的屏蔽效能優(yōu)勢隨著頻率的升高而增加。
但是，如果縫隙的尺寸較大，高頻泄漏也是縫隙泄漏的主要現(xiàn)象。

影響電阻成分的因素：

影響縫隙上電阻成分的因素主要有：接觸面積（接觸點(diǎn)數(shù)）、接觸面材料（一般較軟的材料接觸電阻較?。?、接觸面的清潔程度、接觸面的壓力（壓力要足以使接觸點(diǎn)穿透金屬表層氧化層）、氧化腐蝕等。

影響電容成分的因素：

根據(jù)電容器原理，很容易知道：兩個(gè)表面之間距離越近，相對的面積越大，則電容越大。

解決縫隙泄漏的措施：

1）接觸面的重合面積，這可以減小電阻、增加電容。

2）使用盡量多的緊固螺釘，這也可以減小電阻、增加電容。

3）保持接觸面清潔，減小接觸電阻。

4）保持接觸面較好的平整度，這可以減小電阻、增加電容。

5）使用電磁密封襯墊，消除縫隙上不接觸點(diǎn)。

 

8.電磁密封襯墊的原理

電磁密封襯墊是一種表面導(dǎo)電的彈性物質(zhì)。
將電磁密封襯墊安裝在兩塊金屬的結(jié)合處，可以將縫隙填充滿，從而消除導(dǎo)電不連續(xù)點(diǎn)。

使用了電磁密封襯墊后，縫隙中就沒有較大的孔洞了，從而可以減小高頻電磁波的泄漏。
使用電磁密封襯墊的好處如下：

1）降低對加工的要求，允許接觸面的平整度較低。

2）減少結(jié)合處的緊固螺釘，增加美觀性和可維修性。

3）縫隙處不會(huì)產(chǎn)生高頻泄漏。

雖然在許多場合電磁密封襯墊都能夠極大地改善縫隙泄漏，但是如果兩塊金屬之間的接觸面是機(jī)械加工（例如，銑床加工），并且緊固螺釘?shù)拈g距小于3厘米，則使用電磁密封后屏蔽效能不會(huì)有所改善，因?yàn)檫@種結(jié)構(gòu)的接觸阻抗已經(jīng)很低了。

 從電磁密封襯墊的工作原理可以知道，使用了電磁密封襯墊的縫隙的電磁泄漏主要由襯墊材料的導(dǎo)電性和接觸表面的接觸電阻決定
因此，使用電磁密封襯墊的關(guān)鍵是：

1）選用導(dǎo)電性好的襯墊材料。

2）保持接觸面的清潔。

3）對襯墊施加足夠的壓力（以保證足夠小的接觸電阻）。

4）襯墊的厚度要足以填充最大的縫隙。

電磁密封襯墊的靈活運(yùn)用

除非對屏蔽的要求非常高的場合，否則并不需要在縫隙處連續(xù)使用電磁密封襯墊。
在實(shí)踐中，可以根據(jù)屏蔽效能的要求間隔的安裝襯墊，每段襯墊之間形成的小孔洞泄漏可以用前面的公式計(jì)算。
在樣機(jī)上精心地調(diào)整襯墊間隔，使既能滿足屏蔽的要求，又使成本最低。
對于民用產(chǎn)品，襯墊之間的間隔可以為λ/20~λ/100之間
軍用產(chǎn)品則一般要連續(xù)安裝。

 

9. 電磁密封襯墊的選用

 任何同時(shí)具有導(dǎo)電性和彈性的材料都可以作為電磁密封襯墊使用
因此，市場上可以見到很多種類的電磁密封襯墊。
這些電磁密封襯墊各有特色，適合于不同的應(yīng)用場合。
設(shè)計(jì)者要熟悉各種電磁密封襯墊的特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)中靈活選用，達(dá)到滿足產(chǎn)品性能要求、提高產(chǎn)品可靠性、降低產(chǎn)品成本的目的。
選擇電磁密封襯墊時(shí)需要考慮幾個(gè)主要因素：屏蔽效能、環(huán)境適應(yīng)性、便于安裝性、電器穩(wěn)定性。

屏蔽效能：根據(jù)需要抑制的干擾頻譜確定整體屏蔽效能，電磁密封襯墊要滿足整體屏蔽的要求。
不同種類的襯墊，在不同頻率的屏蔽效能是不同的。

使用環(huán)境：電磁密封襯墊之所以有這么多的種類的一個(gè)主要原因是要滿足不同環(huán)境的要求，使用環(huán)境對襯墊的性能和壽命有很大的影響。

結(jié)構(gòu)要求：襯墊的主要作用是減小縫隙的泄漏，縫隙的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對襯墊的效果有很大的影響。
在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，有以下幾個(gè)因素要考慮：

· 壓縮變形：電磁密封襯墊只有受到一定壓力時(shí)才起作用。
在壓力作用下，襯墊發(fā)生形變，形變量與襯墊上所受的壓力成正比
大部分襯墊要形變30~40%才能具有較好的屏蔽效果。

· 壓縮永久形變：當(dāng)襯墊長時(shí)間受到壓力時(shí)，即使壓力去掉，它也不能完全恢復(fù)原來的形狀，這就是壓縮永久形變。
這種特性當(dāng)襯墊頻繁被壓縮、放開時(shí)（例如門和活動(dòng)面板）要特別注意。

電器穩(wěn)定性：電磁密封襯墊是通過在金屬之間提供低阻抗的導(dǎo)電通路來實(shí)現(xiàn)屏蔽的目的的。
因此，其電器穩(wěn)定性對于保持屏蔽體的屏蔽效能是十分重要的。

安裝成本：電磁密封襯墊的安裝方法是決定屏蔽成本的一個(gè)主要因素。
襯墊的成本包括襯墊本身的成本、安裝工時(shí)成本、加工成本等。
在考慮襯墊成本時(shí)，要綜合考慮這些因素。

 

10. 常用電磁密封襯墊的比較

金屬絲網(wǎng)襯墊：這是一種最常用的電磁密封材料。
從結(jié)構(gòu)上分，有全金屬絲、空心和橡膠芯等三種。
常用的金屬絲材料為：蒙乃爾合金、鈹銅、鍍錫鋼絲等。
其屏蔽性能為：低頻時(shí)屏蔽效能較高，高頻時(shí)屏蔽效能較低
一般用在1GHz以下的場合。

主要優(yōu)/缺點(diǎn)：價(jià)格低，過量壓縮時(shí)不易損壞/高頻時(shí)屏蔽效能較低。

導(dǎo)電橡膠：通常用在有環(huán)境密封要求的場合。
從結(jié)構(gòu)上分，有板材和條材兩種，條材又分為空心和實(shí)心兩種
板材則有不同的厚度。
材料為：硅橡膠中摻入銅粉、鋁粉、銀粉、鍍銀銅粉、鍍銀鋁粉、鍍銀玻璃粉等。
其屏蔽性能為：低頻時(shí)屏蔽效能較低，高頻時(shí)屏蔽效能較高。

主要優(yōu)/缺點(diǎn)：同時(shí)提供電磁密封和環(huán)境密封。
較硬，價(jià)格高，由于表面較軟，有時(shí)不能刺透金屬表面的氧化層，導(dǎo)致屏蔽效能很低。

指形簧片：通常用在接觸面滑動(dòng)接觸的場合。
性狀繁多，材料為鈹銅，但表面可做不同涂覆。
屏蔽性能為高頻、低頻時(shí)屏蔽效能都較高。

主要優(yōu)/缺點(diǎn)：變形量大、屏蔽效能高、允許滑動(dòng)接觸（這便于拆卸）/價(jià)格高。

螺旋管襯墊：由鈹銅或不銹鋼材卷成的螺旋管，屏蔽效能高（所有電磁密封襯墊屏蔽效能最高的）。

主要優(yōu)/缺點(diǎn)：價(jià)格低，屏蔽效能高/受過量壓縮時(shí)容易損壞。

導(dǎo)電布襯墊：導(dǎo)電布包裹上發(fā)泡橡膠芯構(gòu)成，一般為矩形，帶有背膠，安裝非常方便。
高低頻時(shí)屏蔽效能都較高。

主要優(yōu)/缺點(diǎn)：價(jià)格低，過量壓縮時(shí)不容易損壞、柔軟、具有一定的環(huán)境密封作用/頻繁摩擦?xí)p壞導(dǎo)電表層。