电磁兼容屏蔽技术精.ppt

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1、电磁兼容屏蔽技术第1页，本讲稿共62页本章主要内容概概 述述电场屏蔽电场屏蔽低频磁场屏蔽低频磁场屏蔽高频磁场屏蔽高频磁场屏蔽电磁屏蔽电磁屏蔽孔洞的屏蔽效能孔洞的屏蔽效能第2页，本讲稿共62页概述屏蔽是用导电或导磁材料将需要防护区域封闭起来，以抑制和控制电场、磁场和电磁屏蔽是用导电或导磁材料将需要防护区域封闭起来，以抑制和控制电场、磁场和电磁波由一个区域对另一个区域的感应和辐射；波由一个区域对另一个区域的感应和辐射；屏蔽技术用来抑制电磁噪声沿着空间的传播，即切断电磁波辐射（和场耦合）的传输途径。屏蔽技术用来抑制电磁噪声沿着空间的传播，即切断电磁波辐射（和场耦合）的传输途径。屏蔽类型屏蔽类型主动屏

2、蔽：屏蔽干扰源，被动屏蔽：屏蔽敏感体。主动屏蔽：屏蔽干扰源，被动屏蔽：屏蔽敏感体。低频磁场屏蔽低频磁场屏蔽高频磁场屏蔽高频磁场屏蔽第3页，本讲稿共62页静电屏蔽电磁场理论表明，置于静电场中的导体在静电平衡的条件下，具有下列性质：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表面垂直；导体表面任何一点的电场强度矢量的方向与该点的导体表面垂直；整个导体是一个等位体；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。导体内部没有静电荷存在，电荷只能分布

3、在导体的表面上。第4页，本讲稿共62页静电屏蔽内部存在空腔的导体，也有上述性质。导体内表面无静电荷，空腔空间无电场，该导体起到了隔绝外电场的作用。如果空腔内有带电体（正电荷Q），则屏蔽体内侧感应出等量负电荷，外侧感应出等量正电荷。（只用屏蔽体将静电场源包围起来，实际上起不到屏蔽的作用）如果把屏蔽体接地，才能将静电场源所产生的电力线封闭在屏蔽体内部，才能起到真正屏蔽的作用。如果把导体接地，即使空腔内有带电体产生电场，在腔体外面也无电场，这就是如果把导体接地，即使空腔内有带电体产生电场，在腔体外面也无电场，这就是静电屏蔽的原理。静电屏蔽的原理。主动屏蔽主动屏蔽:第5页，本讲稿共62页静电屏蔽当空腔

4、屏蔽体外部存在静电场骚扰时，由于空腔屏蔽导体为等位体，所以屏蔽体内部空间不存在静电场，从而实现静电屏蔽。屏蔽体外部出现等量反号的感应电荷，当屏蔽体完全封闭时，内电场完全为零。当实际屏蔽体不可能完全封闭时，就会引起外部电力线入侵，所以屏蔽体仍需接地。被动屏蔽被动屏蔽:完全完全静电场屏蔽的必要条件：静电场屏蔽的必要条件：1.1.完整的屏蔽导体，完整的屏蔽导体，2.2.接地。接地。第6页，本讲稿共62页交变电场的屏蔽设干扰源上有一交变电压Ug，在其附近产生交变电场，置于交变电场中的接收器s通过阻抗Zs接地，干扰源对接收器的电场感应耦合等效为分布电容Cj的耦合，形成如图回路。Cj 干扰电压（场）与干扰

5、电压（场）与干扰电压（场）与干扰电压（场）与 耦合电容成正比。减少耦合电容是耦合电容成正比。减少耦合电容是耦合电容成正比。减少耦合电容是耦合电容成正比。减少耦合电容是屏蔽低频屏蔽低频交变电场的关键。交变电场的关键。增多骚扰源与接受器之间距离，或利用增多骚扰源与接受器之间距离，或利用金属金属金属金属板接地抑制干扰。板接地抑制干扰。板接地抑制干扰。板接地抑制干扰。第7页，本讲稿共62页交变电场的屏蔽利用利用金属板接地抑制干扰金属板接地抑制干扰金属板接地抑制干扰金属板接地抑制干扰接地金属屏蔽体uu 接地接地金属板切断干扰途径。如不接地则可能产生更严重的干扰。金属板切断干扰途径。如不接地则可能产生更严

6、重的干扰。uu无论是静电场或交变电场，屏蔽的必要条件是金属体无论是静电场或交变电场，屏蔽的必要条件是金属体接地接地。第8页，本讲稿共62页低频磁场的屏蔽低频（低频（100kHz100kHz以下）磁场屏蔽常用的材料是高磁导率的铁以下）磁场屏蔽常用的材料是高磁导率的铁磁材料（如铁、硅钢片、坡莫合金等）。磁材料（如铁、硅钢片、坡莫合金等）。原理是利用高磁导率的材料对干扰磁场进行分路。原理是利用高磁导率的材料对干扰磁场进行分路。高磁导率的铁磁材料其磁阻很小，所以大部分磁通可以流过磁屏蔽体。高磁导率的铁磁材料其磁阻很小，所以大部分磁通可以流过磁屏蔽体。H1R0RmH0H2Um为磁路两点间的磁位差，为磁通

7、量，Rm为磁阻，l为磁路长度，s为磁路横截面积，为材料磁导率磁导率磁导率越大，磁阻越大，磁阻Rm越小，磁通量越大。越小，磁通量越大。第9页，本讲稿共62页低频磁场的屏蔽由于铁磁材料的磁导率由于铁磁材料的磁导率比空气的磁导率比空气的磁导率0 0大得多，所以铁磁材料的磁阻大得多，所以铁磁材料的磁阻很小。很小。将铁磁材料置于磁场中时，磁通将主要通过铁磁材料。而通过空气的磁通将铁磁材料置于磁场中时，磁通将主要通过铁磁材料。而通过空气的磁通将大为减小，从而起到磁场屏蔽的作用。将大为减小，从而起到磁场屏蔽的作用。要想提高磁屏蔽性能，应采用要想提高磁屏蔽性能，应采用高磁导率高磁导率的屏蔽材料，且增大屏蔽体的

8、的屏蔽材料，且增大屏蔽体的壁厚壁厚。H0RmH1R0磁力线集中在其内部磁力线集中在其内部(Rm)通过通过H2第10页，本讲稿共62页低频磁场的屏蔽n如图所示的屏蔽线圈用铁磁材料作屏蔽罩。由于其磁导率很大，其磁阻比空气小很多，因此线圈所如图所示的屏蔽线圈用铁磁材料作屏蔽罩。由于其磁导率很大，其磁阻比空气小很多，因此线圈所产生的磁通主要沿屏蔽罩通过，即被限制在屏蔽体内，从而使线圈周围不受影响。产生的磁通主要沿屏蔽罩通过，即被限制在屏蔽体内，从而使线圈周围不受影响。n同样，外界磁通也将通过屏蔽体而很少进入屏蔽罩内，从而使外部磁场不致骚扰屏蔽罩内的线圈。同样，外界磁通也将通过屏蔽体而很少进入屏蔽罩内，

9、从而使外部磁场不致骚扰屏蔽罩内的线圈。(主动屏蔽)(被动屏蔽)第11页，本讲稿共62页低频磁场的屏蔽n n结论：结论：结论：结论：磁导率越高、截面积越大，则磁路的磁阻越小，集中在磁路中的磁通就越大，在磁导率越高、截面积越大，则磁路的磁阻越小，集中在磁路中的磁通就越大，在磁导率越高、截面积越大，则磁路的磁阻越小，集中在磁路中的磁通就越大，在磁导率越高、截面积越大，则磁路的磁阻越小，集中在磁路中的磁通就越大，在空气中的漏磁通就大大减少。空气中的漏磁通就大大减少。空气中的漏磁通就大大减少。空气中的漏磁通就大大减少。n用铁磁材料作的屏蔽罩，在垂直磁力线方向不应开口或有缝隙。因为若缝隙用铁磁材料作的屏蔽

10、罩，在垂直磁力线方向不应开口或有缝隙。因为若缝隙垂直于磁力线，则会切断磁力线，使磁阻增大，屏蔽效果变差垂直于磁力线，则会切断磁力线，使磁阻增大，屏蔽效果变差。第12页，本讲稿共62页低频磁场的屏蔽n n结论：结论：结论：结论：铁磁材料的屏蔽只适用于低频，不能用于高频磁场屏蔽。因为高频时铁磁材料中的磁铁磁材料的屏蔽只适用于低频，不能用于高频磁场屏蔽。因为高频时铁磁材料中的磁性损耗（包括磁滞和涡流）很大，铁磁材料的磁导率也将明显下降。性损耗（包括磁滞和涡流）很大，铁磁材料的磁导率也将明显下降。第13页，本讲稿共62页高频磁场的屏蔽n根根据据法法拉拉第第电电磁磁感感应应定定律律，闭闭合合回回路路上上

11、产产生生的的感感应应电电动动势势等等于于穿穿过过该该回回路路的的磁磁通通量的时变率。量的时变率。n根根据据楞楞次次定定律律，感感应应电电动动势势引引起起感感应应电电流流，感感应应电电流流所所产产生生的的磁磁通通要要阻阻止止原原来来磁磁通通的变化，即感应电流产生的磁通方向与原来磁通的变化方向相反。的变化，即感应电流产生的磁通方向与原来磁通的变化方向相反。H0第14页，本讲稿共62页高频磁场的屏蔽u高频磁场的屏蔽采用的是低电阻率的良导体（铜、铝、高频磁场的屏蔽采用的是低电阻率的良导体（铜、铝、铜镀银铜镀银）u屏屏蔽蔽原原理理:利利用用电电磁磁感感应应现现象象在在屏屏蔽蔽体体表表面面所所产产生生的的

12、涡涡流流的的反反磁磁场场来来达达到到屏屏蔽蔽的的目目的的，即即利利用用了了涡涡流流反反向向磁磁场场对对于于原原骚骚扰扰磁磁场场的的排排斥斥作作用用，抑抑制制或或抵抵消消屏屏蔽蔽体体外外的磁场。的磁场。H0涡流产生的反向磁场增强了金属板侧面的磁场使磁力线在金属板侧面绕行而过。涡流产生的反向磁场增强了金属板侧面的磁场使磁力线在金属板侧面绕行而过。第15页，本讲稿共62页高频磁场的屏蔽n屏蔽是利用感应涡流的反磁场排斥原骚扰磁场而达到屏蔽屏蔽是利用感应涡流的反磁场排斥原骚扰磁场而达到屏蔽 的目的，涡电流的大小直接影响屏蔽效果。的目的，涡电流的大小直接影响屏蔽效果。n 第16页，本讲稿共62页高频磁场的

13、屏蔽 屏蔽盒上所产生的涡流的大小将直接影响屏蔽效果。屏蔽盒上所产生的涡流的大小将直接影响屏蔽效果。下面通过屏蔽线圈的等效电路来说明影响涡流大小的诸多因素。下面通过屏蔽线圈的等效电路来说明影响涡流大小的诸多因素。把屏蔽壳体看成是一匝的线圈，把屏蔽壳体看成是一匝的线圈，I为线圈的电流，为线圈的电流，M为线圈与屏蔽盒间的互感，为线圈与屏蔽盒间的互感，rs、Ls为屏蔽盒的电阻及电感，为屏蔽盒的电阻及电感，Is为屏蔽盒上产生的涡流。为屏蔽盒上产生的涡流。屏蔽体电阻第17页，本讲稿共62页高频磁场的屏蔽 屏蔽体和线圈的等效电路屏蔽体和线圈的等效电路 涡流涡流 当当 （高频）时，（高频）时，当当 （低频）时

14、（低频）时 低频时涡流很小，涡流的反磁场不足以完全 排斥原干扰磁场，此法不适用于低频磁场屏蔽 一定频率后涡流不再随着频率升高，说明涡流 产生的反磁场已足以排斥原有的干扰磁场，从 而起到屏蔽作用。is频率M/LRs/LRs屏蔽体电阻第18页，本讲稿共62页高频磁场的屏蔽屏蔽盒是否接地不影响屏蔽效果；屏蔽盒是否接地不影响屏蔽效果；但如果将良导体金属材料做的屏蔽盒接地，则它同时具有电场屏蔽和高频磁场屏蔽的但如果将良导体金属材料做的屏蔽盒接地，则它同时具有电场屏蔽和高频磁场屏蔽的作用，所以实际使用中屏蔽盒应接地。作用，所以实际使用中屏蔽盒应接地。屏蔽盒上缝的方向必须顺着涡流方向并且要尽可能地缩小缝屏蔽

15、盒上缝的方向必须顺着涡流方向并且要尽可能地缩小缝 的宽度。如果开缝切断了涡流的通路则将大大影响金属盒的的宽度。如果开缝切断了涡流的通路则将大大影响金属盒的 屏蔽效果。屏蔽效果。（a）对内部磁场的屏蔽）对内部磁场的屏蔽 （b）对外部磁场的屏蔽）对外部磁场的屏蔽第19页，本讲稿共62页高频磁场的屏蔽屏蔽体电阻越小，产生的感应涡流越大而且屏蔽体自身的损耗也越小。屏蔽体电阻越小，产生的感应涡流越大而且屏蔽体自身的损耗也越小。所以高频所以高频磁屏蔽材料需用良导体磁屏蔽材料需用良导体。铁磁材料的屏蔽不适用于高频磁场屏蔽铁磁材料的屏蔽不适用于高频磁场屏蔽 。由于高频电流的趋肤效应，涡流仅在屏蔽盒的表面流过，

16、所以高频屏蔽盒无由于高频电流的趋肤效应，涡流仅在屏蔽盒的表面流过，所以高频屏蔽盒无需做得很厚。当需做得很厚。当f1M Hzf1M Hz时，机械强度、结构、工艺方面的要求要远大于屏时，机械强度、结构、工艺方面的要求要远大于屏蔽角度所需要的厚度。因此，高频屏蔽不考虑屏蔽盒厚度。实际应用中，一蔽角度所需要的厚度。因此，高频屏蔽不考虑屏蔽盒厚度。实际应用中，一般般0.2-0.8mm0.2-0.8mm。第20页，本讲稿共62页电磁屏蔽时变电磁场中，电场和磁场总是同时存在的，通常所说的屏蔽，多指电磁屏时变电磁场中，电场和磁场总是同时存在的，通常所说的屏蔽，多指电磁屏蔽。电磁屏蔽是指同时抑制或削弱电场和磁场

17、。蔽。电磁屏蔽是指同时抑制或削弱电场和磁场。电磁屏蔽一般也是指高频交变电磁屏蔽电磁屏蔽一般也是指高频交变电磁屏蔽(10kHz 40GHz)。在频率较低（近场区，近场随着骚扰源的性质不同，电场和磁场的大小有很大差在频率较低（近场区，近场随着骚扰源的性质不同，电场和磁场的大小有很大差别。别。高电压小电流高电压小电流骚扰源以电场为主骚扰源以电场为主（电准稳态场忽略了感应电压（电准稳态场忽略了感应电压），磁场骚扰），磁场骚扰较小（有时可忽略）。较小（有时可忽略）。低电压高电流低电压高电流骚骚 扰扰 源源 以以 磁磁 场场 骚骚 扰扰 为为 主主（磁准稳态场忽略了位移电（磁准稳态场忽略了位移电流流），电

18、场骚扰较小。），电场骚扰较小。随着频率增高，电磁辐射能力增加，产生辐射电磁场，并趋向于远场骚扰。远场随着频率增高，电磁辐射能力增加，产生辐射电磁场，并趋向于远场骚扰。远场骚扰中的电场骚扰和磁场骚扰都不可忽略，因此需要将电场和磁场同时屏蔽，即骚扰中的电场骚扰和磁场骚扰都不可忽略，因此需要将电场和磁场同时屏蔽，即电磁屏蔽。电磁屏蔽。第21页，本讲稿共62页屏蔽效能屏蔽有两个目的：一是限制屏蔽内部的电磁骚扰越出某一区域；二是防止外来的屏蔽有两个目的：一是限制屏蔽内部的电磁骚扰越出某一区域；二是防止外来的电磁干扰（骚扰）进入屏蔽体内的某一区域。电磁干扰（骚扰）进入屏蔽体内的某一区域。屏蔽的作用通过一个

19、将上述区域封闭起来的壳体来实现。可以做成金属隔板、盒屏蔽的作用通过一个将上述区域封闭起来的壳体来实现。可以做成金属隔板、盒式、电缆屏蔽、连接器屏蔽等。式、电缆屏蔽、连接器屏蔽等。屏蔽体一般有实芯型、非实芯型（例如金属网）和金属编织带等。屏蔽体一般有实芯型、非实芯型（例如金属网）和金属编织带等。第22页，本讲稿共62页屏蔽效能屏蔽前场强 E1,H1屏蔽后场强 E2，H2 对电、磁场和电磁波产生衰减的作用就是电磁波屏蔽,屏蔽作用的大小用屏蔽效能度量:SE=20 lg(E1/E2),SH=20 lg(H1/H2)dB 衰减量与屏蔽效能的关系例：40dB,衰减比1/100 GJB151A的机箱：60d

20、B一般商业的机箱：40dB 军用屏蔽室：100dB 第23页，本讲稿共62页屏蔽效能按照传输线理论，屏蔽体对于电磁波的衰减有三种机理：按照传输线理论，屏蔽体对于电磁波的衰减有三种机理：（1）反射：在空气中传播的电磁波到达屏蔽体表面时，由）反射：在空气中传播的电磁波到达屏蔽体表面时，由于空气和金属交界面的阻抗不连续，在分界面上引起波的于空气和金属交界面的阻抗不连续，在分界面上引起波的反射。反射。（2）衰减：未被屏蔽体表面反射而透射进入屏蔽体的电磁）衰减：未被屏蔽体表面反射而透射进入屏蔽体的电磁能量，继续在屏蔽体内传播时被屏蔽材料衰减。能量，继续在屏蔽体内传播时被屏蔽材料衰减。（3）再反射：在屏蔽

21、体内尚未衰减完的剩余电磁能量，传）再反射：在屏蔽体内尚未衰减完的剩余电磁能量，传播到屏蔽体的另一个表面时，又由于金属和空气阻抗的不播到屏蔽体的另一个表面时，又由于金属和空气阻抗的不连续在其交界面再次发生反射，并重新折回屏蔽体内。这连续在其交界面再次发生反射，并重新折回屏蔽体内。这种反射在屏蔽体内的两个界面之间可能重复多次。种反射在屏蔽体内的两个界面之间可能重复多次。第24页，本讲稿共62页屏蔽效能设金属平板左右两侧均为空气，因而在左右两个界面上出现波阻抗突设金属平板左右两侧均为空气，因而在左右两个界面上出现波阻抗突变，入射电磁波在界面上就产生反射和透射。变，入射电磁波在界面上就产生反射和透射。

22、电磁能（波）的反射，是屏蔽体对电磁波衰减的第一种机理，称为电磁能（波）的反射，是屏蔽体对电磁波衰减的第一种机理，称为反反射损耗射损耗，用，用R表示。表示。透射入金属板内继续传播，其场量 振幅要按指数规律衰减。场量的衰 减反映了金属板对透射入的电磁能 量的吸收，电磁波衰减的第二种机 理称为吸收损耗，用A表示 在金属板内尚未衰减掉的剩余能量达到金属右边界面上时，又要发生反射，并在金属板的两个界面之间来回多次反射。只有剩余的一小部分电磁能量透过屏蔽的空间。电磁波衷减的第三种机理，称为多次反射修正因子，用B表示。RAB第25页，本讲稿共62页屏蔽效能的计算SE R AB入射场强距离吸收损耗AR1R2B

23、透射泄漏R 反射损耗A吸收损耗B多次反射损耗 实心材料对电磁波的反射和吸收损耗使电磁能量被大大衰减，将电场和磁场同时屏蔽，即电磁屏蔽。反射AR1R2第26页，本讲稿共62页反射损耗 反射损耗R 反射损耗是由屏蔽体表面处阻抗不连续性引起的。反射损耗R与哪些因素有关呢？下面我们引入波阻抗波阻抗概念第27页，本讲稿共62页波阻抗的概念（前述）377波阻抗电场为主 E 1/r3 H 1/r2磁场为主 H 1/r3 E 1/r2平面波 E 1/r H 1/r/2到观测点距离 rE/H电磁波中的电场分量与磁场分量的比值称为波阻抗，定义如下：电磁波中的电场分量与磁场分量的比值称为波阻抗，定义如下：Zw=E/

24、Hp距离小于距离小于/时，称为近场区，大于时，称为近场区，大于/时称为远场区。时称为远场区。p波阻抗的值：近场区中，波阻抗的值：近场区中，波阻抗小于波阻抗小于377，称为低阻抗波，或磁场波。大电流、低电压（辐射源电路的阻抗较低），称为低阻抗波，或磁场波。大电流、低电压（辐射源电路的阻抗较低），波阻抗大于波阻抗大于377，称为高阻抗波，或电场波。高电压，小电流（辐射源电路的阻抗较高），称为高阻抗波，或电场波。高电压，小电流（辐射源电路的阻抗较高），n远场区，波阻抗仅与电场波传播介质有关，空气为远场区，波阻抗仅与电场波传播介质有关，空气为377。第28页，本讲稿共62页波阻抗的概念（前述）377波

25、阻抗电场为主 E 1/r3 H 1/r2磁场为主 H 1/r3 E 1/r2平面波 E 1/r H 1/r/2到观测点距离 rE/H波阻抗随波阻抗随距离距离而变化而变化。在近场区内，特定电场波的波阻抗随距离而变化。如果是电场波，随着距离的增加，波阻抗降低，如果是磁场波，随着距离的增加，波阻抗升高。在远场区，波阻抗保持不变。注意：近场区和远场区的分界面随频率的不同而不同。第29页，本讲稿共62页反射损耗的计算 R 20 lg 反射损耗与波阻抗有关 屏蔽材料的阻抗 Zs 磁场反射损耗,当频率升高时，电场和磁场损耗趋向于一致，汇合 在平面波的反射损耗数值上。距离电偶极源越近，则反射损耗越大（波阻抗越

26、高）。磁偶极源，则正好相反。频率影响：频率升高时，电场的波阻抗变低，磁场波的波阻抗变高。同时屏蔽材 料的阻抗发生变化（变大）。对于平面波，由于波阻抗一定（377），因此随 着频率升高，反射损耗降低。第32页，本讲稿共62页吸收损耗入射电磁波E1剩余电磁波E2E2=E1e-t/A 20 lg(E1/E2)=20 lg(e t/)t0.37E0 3.34 t f rr dB 吸收损耗是由电磁波通过屏蔽体所产生的热损耗引起的。材料越厚t，吸收损耗越大；磁导率、电导率和频率越高，吸收损耗越大。吸收损耗与入射电磁场（波）的种类（波阻抗）无关。第33页，本讲稿共62页多次反射损耗的计算多次反射损耗是电磁波

27、在屏蔽体内反复碰到壁面所产生的损耗。B=20 lg(1-e-2 t/)说明：当吸收损耗较大时（屏蔽体较厚，频率较高），可忽略 对于电场波，可以忽略 对于电场波，反射损耗已很大了，进入屏蔽体的能量已经很小了，所以可以忽略。第34页，本讲稿共62页综合屏蔽效能(0.5mm铝板)高频时电磁波种类的影响很小150250平面波00 0.1k 1k 10k 100k 1M 10M电场D=0.5 m磁场 D=0.5 m屏蔽效能（dB）频率 低频：趋肤深度大，吸收损耗小，屏蔽决于反射损耗。电场电磁波磁场。高频：电场的反射损耗降低，磁场的反射损耗增加；频率升高，吸收损耗增加，频率高到一定程度时，屏蔽主要由吸收损

28、耗决定。屏蔽的难度按电场波、平面波、磁场波的顺序依次增加。特别是频率较低的磁场，很难屏蔽。第35页，本讲稿共62页屏蔽材料的性能导磁材料磁屏蔽是利用由高导磁率之城的磁屏蔽体，提供低磁阻的磁通路使得大部分磁通在磁屏蔽体上分流而达到屏蔽目的，因此磁导率成为选择磁屏蔽材料的主要依据。磁导率是表示磁介质磁性的物理量。常用符号表示，为介质的磁导率，或称绝对磁导率。等于磁介质中磁感应强度B与磁场强度H之比，即 =B/H=0r，式中0为真空磁导率，r为介质相对磁导率，（不是常数，随外磁场强度和频率变化不是常数，随外磁场强度和频率变化）按r的大小可将介质分为弱磁性材料顺磁性（r1）铝等金属抗磁质(r1)铁、镍

29、等金属第36页，本讲稿共62页屏蔽材料的性能铁磁性材料特点：铁磁性材料特点：B与H为非线性关系，频率增高，磁导率r降低。151015坡莫合金金属镍钢冷轧钢 0.01 0.1 1.0 10 100 kHzr 103 磁屏蔽材料手册上给出的导磁率数据大多是直流情况下的，随着 频率增加，导磁率会下降，当频率大于 时，导磁率更低。第37页，本讲稿共62页屏蔽材料的性能 由图中可以看出，铁磁性材料在频率很高时，由于发生严重的磁损耗，使磁导率大大降低，因此只能采用导电性能良好的材料作为屏蔽体。导电材料根据屏蔽理论，电屏蔽和电磁屏蔽是利用由导电材料制成的屏蔽体并结合接地来切断干扰源与感受器之间的耦合通道，以

30、达到屏蔽目的，因此，电导率成为选择屏蔽材料的主要依据。由于电导率是常数，不随场强及频率的变化而变化，因此电屏蔽和电磁屏蔽要简单得多，根据实际情况选择好的导电材料即可。第38页，本讲稿共62页屏蔽材料的性能薄膜材料与薄膜屏蔽薄膜材料与薄膜屏蔽在计算机、通信与数控设备上广泛采用工程塑料机箱，通常在机箱上采用喷导电漆、电弧喷镀、电离镀、热喷涂等工艺，在机箱上产生一层导电薄膜，成为薄膜材料。导电胶与导磁胶导电胶与导磁胶导电、导磁胶是电子工业专用胶黏剂，是在普通的胶黏剂中添加导电、导磁材料配制而成的。导电橡胶：在硅橡胶内填充占总重量70 80比例的金属颗粒，如银粉、铜粉、铝粉、镀银铜粉、镀银铝粉、镀银玻

31、璃球等。这种材料保留一部分硅橡胶良好弹性的特性，同时具有较好的导电性。第39页，本讲稿共62页实际屏蔽体问题 实际机箱上有许多泄漏源：不同部分结合处的缝隙通风口、显示窗、按键、指示灯和电缆线、电源线等 影响屏蔽效能的两个因素：屏蔽体的导电连续性和穿过屏蔽机箱的导线（危害更大辐射传导）。通风口显示窗键盘指示灯电缆插座调节旋钮电源线缝隙电缆线第40页，本讲稿共62页缝隙的泄漏高频起主要作用低频起主要作用缝隙的阻抗越小，则电磁泄漏越小，屏蔽效能越高。缝隙的阻抗越小，则电磁泄漏越小，屏蔽效能越高。缝隙的阻抗可以用电阻和电容并联来等效。由于电容的容抗随着频率升高降低，因此高频屏蔽效果好。缝隙第41页，本

32、讲稿共62页缝隙泄漏的抑制影响电阻成分的因素：影响缝隙上电阻成分的因素主要有：接触面积（接触点数）、接触面材料（一般较软的材料接触电阻较小）、接触面的清洁程度、接触面的压力（压力要足以使接触点穿透金属表层氧化层）、氧化腐蚀等。影响电容成分的因素：根据电容器原理，很容易知道：两个表面之间距离越近，相对的面积越大，则电容越大。第42页，本讲稿共62页空洞泄漏的抑制措施1.由于制造、装配、维修、散热及观察要求，屏蔽体上面一般都开由于制造、装配、维修、散热及观察要求，屏蔽体上面一般都开有形状各异、尺寸不同的孔缝。电磁能量就会通过孔洞、有形状各异、尺寸不同的孔缝。电磁能量就会通过孔洞、缝隙泄漏，导致屏蔽

33、效能的降低。缝隙泄漏，导致屏蔽效能的降低。2.电磁能量的泄漏主要取决于孔缝的尺寸、形状及位置。电磁能量的泄漏主要取决于孔缝的尺寸、形状及位置。3.当不连续点的尺寸与其谐振值匹配时，对应频率的屏蔽效能会迅速降低。当不连续点的尺寸与其谐振值匹配时，对应频率的屏蔽效能会迅速降低。第43页，本讲稿共62页缝隙泄漏的抑制解决缝隙泄漏的措施：1）接触面的重合面积接触面的重合面积，这可以减小电阻、增加电容。不同部分的结合处构成的缝隙是一条细长的开口。在平整的结合处也不可能完全接触，只能在某些点接触上是真正接触的，构成一个空洞阵列。根据电磁场理论，具有一定深度的缝隙可看作波导，而波导在一定条件下可以对在其内部

34、传播的电磁波进行衰减，深度越深，衰减量越大。另一方面，当缝隙很窄时，缝隙之间的电容较大，其阻抗可以等效为电阻与电容并联。由于容抗随频率升高而降低，因此在频率较高时，屏蔽效能较好。增加金属之间的搭接面积可以增大电容，使阻抗减小，从而减小泄漏。第44页，本讲稿共62页缝隙泄漏的抑制电磁密封衬垫缝隙 减小缝隙电磁泄漏的基本思路：减小缝隙的阻抗（增加导电接触点、加大两块金属板之间的重叠面积、减小缝隙的宽度）。方法：增加接触面的平整度，增加紧固件（螺钉、铆钉）的密度，方法：使用电磁密封衬垫，电磁密封衬垫是一种弹性的导电材料。第45页，本讲稿共62页缝隙泄漏的抑制电磁密封衬垫缝隙使用电磁密封衬垫可以实现缝

35、隙的电磁密封。衬垫的电气特性应与屏蔽体的特性近似以保持分界面上有很高的电气导电性能。电磁密封衬垫的两个基本特性是导电性和弹性，任何导电的弹性材料都可以作为电磁密封衬垫用。常用的衬垫有金属丝网屏蔽条、导电橡胶、橡胶芯金属网套等。氧化或其它老化现象会导致连接点处的屏蔽质量下降。衬垫连接点的屏蔽效能随频率升高而下降。第46页，本讲稿共62页电磁密封衬垫的种类 金属丝网衬垫 导电橡胶 指形簧片 螺旋管衬垫第47页，本讲稿共62页电磁密封衬垫的种类衬垫种类衬垫种类优点优点缺点缺点适用场合适用场合导电导电橡胶橡胶同同时时具有具有环环境密封境密封和和电电磁密封作用，磁密封作用，高高频频屏蔽效能高屏蔽效能高需

36、要的需要的压压力大，力大，价格高价格高需要需要环环境密封和境密封和较较高屏高屏蔽效能的蔽效能的场场合合金属金属丝丝网网条条成本低，不易成本低，不易损损坏坏 高高频频屏蔽效能，屏蔽效能，适合适合1GHz以上以上的的场场合没有合没有环环境境密封作用密封作用干干扰频扰频率率为为1GHz以下以下的的场场合合指形簧片指形簧片屏蔽效能高允屏蔽效能高允许许滑滑动动接触形接触形变变范范围围大大 价格高没有价格高没有环环境境密封作用密封作用有滑有滑动动接触的接触的场场合屏蔽合屏蔽性能要求性能要求较较高的高的场场合合 导电橡胶：在硅橡胶内填充占总重量70 80比例的金属颗粒，如银粉、铜粉、铝粉、镀银铜粉、镀银铝粉

37、、镀银玻璃球等。这种材料保留一部分硅橡胶良好弹性的特性，同时具有较好的导电性。第48页，本讲稿共62页电磁密封衬垫的种类螺旋管螺旋管屏蔽效能高，屏蔽效能高，价格低价格低,复合型复合型能同能同时时提供提供环环境密封和境密封和电电磁磁密封密封 过过量量压缩时压缩时容易容易损损坏坏屏蔽性能要求高的屏蔽性能要求高的场场合合有良好有良好压缩压缩限位的限位的场场合合需要需要环环境密封和很高屏蔽境密封和很高屏蔽效能的效能的场场合合多重多重导电导电橡橡胶胶弹弹性好性好，价格，价格低，低，可以提供可以提供环环境密封境密封 表表层导电层较层导电层较薄，薄，在反复磨擦的在反复磨擦的场场合容易脱落合容易脱落需要需要环

38、环境密封和一般屏蔽境密封和一般屏蔽性能的性能的场场合不能提供合不能提供较较大大压压力的力的场场合合导电导电布布衬垫衬垫柔柔软软，需要，需要压压力小力小 价格低价格低 湿湿热环热环境中容易境中容易损损坏坏不能提供不能提供较较大大压压力的力的场场合合第49页，本讲稿共62页电磁密封衬垫的安装方法绝缘漆环境密封第50页，本讲稿共62页通风口的处理(1)覆盖金属丝网覆盖金属丝网将金属丝网覆盖在大面积的通风孔上，能显著地防止电磁泄漏。金属丝网的屏蔽性能与网孔直径、网孔疏密程度、网丝交点处的焊接质量及网丝材料的导电率有关。第51页，本讲稿共62页通风口的处理穿孔金属板 多个小孔构成的孔阵代替一个大孔，提高

39、孔的截止频率。可用多个小孔代替大孔，减小电磁泄漏。穿孔金属板有两种：直接在机箱或屏蔽体上打孔；单独制成穿孔金属板，然后安装。相比与金属丝网，穿孔金属板不存在网栅交点接触不稳定的缺陷，因此性能比较稳定。第52页，本讲稿共62页通风口的处理截止波导通风板当频率高于100MHz时，金时，金属丝网和穿孔金属属丝网和穿孔金属板的效果大大降低。由电磁场理论可知，波导对于在其内部传播的电磁波，起着高通滤波器的作用，高于截止频率的电磁波才能通过。六角形波导的截止频率第53页，本讲稿共62页截止波导管损耗频率fc截止频率频率高的电磁波能通过波导管，频率低的电磁波损耗很大！工作在截止区的波导管叫截止波导。截止区第

40、54页，本讲稿共62页截止波导管的损耗 不同金属的截止波导管的损耗。同样情况下，波导越长，壁面吸收损失越大，屏蔽效能越好第55页，本讲稿共62页截止波导管的屏蔽效能 圆柱波导较好，但不易组合孔的尺度较大时，截止频率低，大于截止频率的干扰无法屏蔽 第56页，本讲稿共62页显示器件的泄漏抑制 使用波导衰减器；使用金属丝网或带有金属丝网的玻璃夹层板；对重要的器件进行屏蔽，对进入器件的所有导线滤波；使用导电玻璃。第57页，本讲稿共62页显示器件的泄漏抑制隔离舱滤波器屏蔽窗滤波器第58页，本讲稿共62页操作器件的处理屏蔽体上开小孔屏蔽体上栽上截止波导管用隔离舱将操作器件隔离出第59页，本讲稿共62页本章小结概 述电场屏蔽低频磁场屏蔽高频磁场屏蔽电磁屏蔽屏蔽效能屏蔽材料孔洞的屏蔽效能第60页，本讲稿共62页习题1.波阻抗与哪些因素有关？波阻抗与哪些因素有关？2.反射损耗与哪些因素有关？反射损耗与哪些因素有关？3.电磁屏蔽要注意哪些问题？电磁屏蔽要注意哪些问题？第61页，本讲稿共62页第62页，本讲稿共62页