電磁屏蔽中的概念及大致方法

1、電磁屏蔽中的概念及大致方法電磁屏蔽中的概念及大致方法摘要：電子設(shè)備已被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)生活各個(gè)方面。由于設(shè)備的小型化、集成化程度越來越高，設(shè)備之間的相互電磁干擾(EMI)也成為一個(gè)重要的問題。為此，國際組織提出了一系列技術(shù)規(guī)章，要求電子產(chǎn)品符合嚴(yán)格的磁化系數(shù)和發(fā)射準(zhǔn)則。符合這些規(guī)章的產(chǎn)品稱為具有電磁兼容性EMC(ElectromagicCompatibility)。EMC是指設(shè)備在電磁環(huán)境中的適應(yīng)能力，為了滿足EMC的技術(shù)要求，在電子設(shè)備

2、及系統(tǒng)中廣泛采用了電磁屏蔽技術(shù)。關(guān)鍵詞：電磁兼容性；電磁屏蔽；吸收損耗；反射損耗一、引言電磁兼容性(EMC)是指“一種器件、設(shè)備或系統(tǒng)的性能，它可以使其在自身環(huán)境下正常工作并且同時(shí)不會(huì)對(duì)此環(huán)境中任何其它設(shè)備產(chǎn)生強(qiáng)烈電磁干擾(IEEEC6312—1987)?！彼须娖骱碗娮釉O(shè)備工作時(shí)都會(huì)有間歇或連續(xù)性電壓電流變化，導(dǎo)致在不同頻率內(nèi)或一個(gè)頻帶間產(chǎn)生電磁能量，而相應(yīng)的電路則會(huì)將這種能量發(fā)射到周圍的環(huán)境中。儀器之間的這些高頻干擾被稱為電磁干擾(

3、EMI)。EMI有兩條途徑離開或進(jìn)入一個(gè)電路：輻射和傳導(dǎo)。信號(hào)輻射是藉由外殼各種缺1：3泄漏出去；而信號(hào)傳導(dǎo)則藉由耦合到電源、信號(hào)和控制線上離開外殼，在開放的空間中自由輻射，從而產(chǎn)生干擾。很多EMI抑制都采用外殼屏蔽和縫隙屏蔽結(jié)合的方式來實(shí)現(xiàn)，所謂屏蔽就是在兩個(gè)空間區(qū)域間加以金屬隔離，用以控制區(qū)域間電場(chǎng)或磁場(chǎng)的傳播采用屏蔽材料是一種有效降低EMI的方法。如今已有多種外殼屏蔽材料得到廣泛使用，從金屬罐、薄金屬片和箔帶到在導(dǎo)電織物或卷帶上噴

4、射涂層及鍍層(如導(dǎo)電漆及鋅線噴涂等)。屏蔽效果隨頻率、屏蔽體幾何形狀、屏蔽介質(zhì)等的不同而變化，本文以簡單的平面薄板對(duì)屏蔽進(jìn)行分析，以討論一般的屏蔽概念。二、屏蔽效果場(chǎng)的特性由源、介質(zhì)、空間距離等特性決定。在源的附近(距離小于X／27r)稱為近場(chǎng)(感應(yīng)場(chǎng))，大于這一距離則稱為遠(yuǎn)場(chǎng)(輻射場(chǎng))。電場(chǎng)(E)和磁場(chǎng)(H)的比值稱為波阻(zw)。遠(yuǎn)場(chǎng)時(shí)E／H等于介質(zhì)特性阻抗(即在真空或空氣中的波阻zO=3770)；近場(chǎng)時(shí)E／H則取決于源的特性，如大

5、電流低電壓源(例如天線，E／H小于3770)，則近場(chǎng)為磁場(chǎng)；反之近場(chǎng)為電場(chǎng)。一般的在EMI的頻率低于1MHZ時(shí)，近場(chǎng)將延伸至50m甚至更遠(yuǎn)的距離，因此，在常見的儀器設(shè)備及其系統(tǒng)中，除非確定有遠(yuǎn)場(chǎng)干擾，均可看作近場(chǎng)影響。本文也主要討論近場(chǎng)干擾的屏蔽問題。屏蔽效果通常用被屏蔽后的電場(chǎng)或磁場(chǎng)被衰減的程度表示，其定義為：電場(chǎng)：S=20logEo／E1(dB)磁場(chǎng)：S=20logH0／H1(dB)其中，Eo(Ho)為人射場(chǎng)強(qiáng)，E(H)為從屏蔽體上

6、發(fā)生的傳播場(chǎng)強(qiáng)。當(dāng)電磁波入射到金屬表面時(shí)產(chǎn)生的損耗有兩種：在金屬表面的反射損耗和在金屬內(nèi)部傳播并通過介質(zhì)衰減的吸收損耗。反射損耗取決于場(chǎng)的形式和波阻，而吸收損耗則取決于介質(zhì)的性質(zhì)。一種材料的總屏蔽效果等于吸收損耗(A)、反射損耗(R)及一個(gè)在薄層屏蔽體大幅降低屏蔽效果。為克服磁飽和現(xiàn)象，可采用多層屏蔽，即采用低磁導(dǎo)率材料作為外層以在高場(chǎng)強(qiáng)下飽和，采用高磁導(dǎo)率材料在相對(duì)低場(chǎng)強(qiáng)下飽和(如以銅材料為外層、鐵磁材料為內(nèi)層)。這樣，使外層降低源場(chǎng)

7、強(qiáng)，使第二層屏蔽體在非磁飽和狀態(tài)下起到大部分屏蔽作用，從而完成磁屏蔽功能。3縫隙與孔洞上述屏蔽效果的討論是建立在屏蔽殼體為無縫隙的基礎(chǔ)上的，然而實(shí)際的屏蔽體不可能達(dá)到這一要求。影響屏蔽體屏蔽效能的通常有兩個(gè)因素：一個(gè)是整個(gè)屏蔽體表面必須是導(dǎo)電連續(xù)的。另一個(gè)是不能有直接穿透屏蔽體的導(dǎo)體。屏蔽體上有很多導(dǎo)電不連續(xù)點(diǎn)，最主要的一類是屏蔽體不同部分結(jié)合處形成的不導(dǎo)電縫隙。這些不導(dǎo)電的縫隙就產(chǎn)生了電磁泄漏，如同流體會(huì)從容器上的縫隙上泄漏一樣。解決

8、這種泄漏的一個(gè)方法是在縫隙處填充導(dǎo)電彈性材料，消除不導(dǎo)電點(diǎn)。這種材料就是電磁密封襯墊(EMI襯墊)?？p隙或孑L洞的泄漏量取決于縫隙或孑L洞相對(duì)于電磁波波長的尺寸。當(dāng)波長遠(yuǎn)大于開口尺寸時(shí)，并不會(huì)產(chǎn)生明顯的泄漏。因此，當(dāng)干擾的頻率較高時(shí)，這時(shí)波長較短，就需要使用電磁密封襯墊。具體說，當(dāng)干擾的頻率超過10MHz時(shí)，就要考慮使用電磁密封襯墊。由此也可推論，一組小孔產(chǎn)生的泄露小于同面積的一個(gè)大孑L。五、結(jié)語電磁兼容性概念及相應(yīng)設(shè)計(jì)在我國是一門很嶄