屏蔽效能

屏蔽效能的计算用途与材料

一，电磁屏蔽效能

电磁屏蔽是解决电子设备电磁兼容问题的重要手段之一，大部分电磁兼容问题都可以通过电磁屏蔽来解决，特别是随着电路工作的频率日益提高，单纯依靠线路板设计往往不能满足电磁兼容标准的要求。电子设备的屏蔽设计与传统的结构设计有许多不同之处，一般的在结构设计师如果没有考虑屏蔽问题，很难满足电磁兼容性要求。所以再设计电子产品时，必须从一开始就考虑电磁屏蔽问题。

电磁屏蔽主要是用来放置高频电磁场的影响，从而有效地控制电磁波从某一区域向另一区域进行辐射传播。基本原理是才艺欧诺个低电阻值得导体材料，利用电磁波在屏蔽体表面的反射以及在到体内部的吸收和传输过程中的损耗而产生屏蔽作用。

电磁屏蔽的目的就是抑制电磁噪声的传播，使处在电磁环境中的仪器在避免电磁干扰的同时也不产生电磁干扰，通常采用导电性导磁性较好的材料把所需屏蔽的区域与外部隔离开来。

屏蔽体的有效性是用屏蔽效能来度量的，屏蔽效能定义为：电磁场中同一地点没有屏蔽存在时电磁场强度E1与有效屏蔽时的电磁场强度E2的比值，它表征了屏蔽体对电磁波的衰减程度。用于电磁兼容目的的屏蔽体通常能将电磁波的强度衰减到原来的百分之一甚至百万分之一，因此通常用分贝来表述屏蔽效能。

一般民用产品机箱的屏蔽效能在40dB以下，军用设备机箱的屏蔽效能一般要达到60B，屏蔽室或屏蔽舱等往往要达到100dB。100dB

以上的屏蔽体是很难制造的，成本也很高。

二，屏蔽材料选择

(1)金属铁磁材料适用于低频(f<300Hz)磁场的磁屏蔽。较常用的有纯铁、铁硅合金（即硅钢等）、铁镍软磁合金（即坡莫合金）等。相对磁导率μr越高，屏蔽效果越好；层数越多，屏蔽也越好。

(2)非金属磁性材料——铁氧体磁性材料该材料在高频时具有较高的磁导率，电导率较大，且具有较高的介电性能，已广泛应用于高频弱电领域。

(3)良导体材料适用于高频电磁场、低频电场以及静电场的屏蔽。高频电磁场及低频电场的屏蔽应选用高电导率良导体（如铜、铝等）。

常用的屏蔽薄板材除了铜板、铝板等外，还常用铍青铜、锡磷青铜等（具有弹性）作开启的门盖。

作为通风用屏蔽网，通常采用紫铜丝制作。用于频率不大于100MHz的大面积通风窗孔。网孔越小、线径越粗，屏蔽越好。f >lOOMHz 时，金属丝网屏蔽效能明显下降。

4．具有高磁导率的合金磁屏蔽材料

这类合金主要是铁一镍( Fe-Ni)合金中的lj46、1jso、lj54、lj76、lj77、lj79、lj80、lj83、lj85、lj86和铁一铝(Fe-Al)合金中的lj16。

5．电磁屏蔽材料的选用原则

①应根据使用环境（即干扰扬的性质、使用频率）选用屏蔽材料。

②必须考虑合适的性（能）价（格）比。不可片面追求屏蔽效能。

③冷轧取向硅钢片（DQ型）在轧制方向使用时，能充分利用其磁性能，降低损耗；而当需要无取向屏蔽时，应选择DW型冷轧无取向硅钢片。

④对于强磁场的屏蔽，可采用双层磁屏蔽体的结构。支撑件接地一般选用良导体，以防电场感应。

⑤应注意综合使用接地、屏蔽、滤波等措施。屏蔽的效能与接地密切相关。屏蔽体应接地，而且应单点接地，以避免在屏蔽体内形成回路，造成干扰而引起屏蔽效能下降。电缆的屏蔽颇有讲究：低频电路可单端接地；磁场屏蔽应两端接地；高频电路除双端接地外，应每隔0.1λ（波长）距离接一次地；接地时，电缆屏蔽层应散开成360。，与屏蔽外壳良好焊接。

屏蔽与滤波相结合，容易引入电磁干扰的I/O接口和电源线输人口应分别采用信号滤波器和电源滤波器，方能保证屏蔽效能。

应用屏蔽措施时应注意：①铁磁屏蔽会使元件电感增加，电磁屏蔽使元件电感减小；②电磁屏蔽使电感元件有功损耗上升。品质因数Q下降；③无论电磁或铁磁屏蔽，接地后都兼有静电屏蔽作用。三，屏蔽效能计算

这里主要为了阐明屏蔽效能的原理，因此以平面屏蔽板为例，讲述其计算方法。

电磁波在穿过屏蔽体时发生衰减是因为能量有了损耗，这种损耗可以分为两部分：反射损耗和吸收损耗。

电磁波穿过一层屏蔽体时要经过两个界面，因此要发生两次反射电磁

波穿过屏蔽体时的反射损耗等于两个界面上的反射损耗的总和。从图

中可以明显看出场强穿过屏蔽体后的衰减。

2.单层屏蔽体的有效传输系数

(1).不计分界面对电磁波的多次反射

其中 屏蔽体模型如图所示：

（见下页）

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0()(γ-==投射)

/(2),/(23232321212Z Z Z T Z Z Z T +=+=

(2).计入分界面对电磁波的多次反射

设E 2i (0)为区域2中界面X=0处沿+X 方向（从左向右）传播的第i 次反射波，那么

因此，区域2中从X=0处向右传播的所有波的和为：

当

时，

考虑分界面对电磁波的多次反射，单层屏蔽体的有效传输系数为

电磁波通过屏蔽体后，电场和磁场为：

1222321<-L e γρρL L L e E e e E E 2222212322123221)0()0()0(γγγρρρρ---==[]()2

22123222123212222)0()0()0(L L

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L e T E e E E 222232112

12232121)0(11)0(γγρρρρ--≈-=-总()

L L L L e e T T e E T E e T E L E T 2222223212312223211121231311)0()0()0()(γγγγρρρρ-----=-==

3 多层平板屏蔽体的屏蔽效能 （以电场为例）

n-1层屏蔽体的电场的屏蔽系数为

设厚度为t 的导体平板屏蔽体两侧的区域为自由空间，则单层平板屏蔽体的屏蔽效能

吸收损耗（A ）是电磁波通过屏蔽体所产生的热损耗引起

屏蔽材料越厚，吸收损耗越大，厚度每增加一个趋肤深度，吸收损耗增加约9dB ；

屏蔽材料的磁导率越高，吸收损耗越大；

屏蔽材料的电导率越高，吸收损耗越大； E

T E L E )0()(13=H

T H L H )0()(13=[][][][])(123122)

(1

231

223423123213333222232133332222)1()1()1()1(L L L L L L E L L L L L L E E E C E e e q e e q e p e e q e e q e T T T T +------+--------=--=γγγγγγγγγγ∏=---∏?-==n i L L i L E C E n

i i i i i i e e q e p T 21221)1(γγγB

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t t t t C C ++=-+-=--=-==-----γγγγγγ21010)(10121010101log 20log 20log 20)1(log 20log 201log 2011

被屏蔽电磁波的频率越高，吸收损耗越大。

反射损耗（R）是由屏蔽体表面处阻抗不连续性引起的。它与波阻抗有关，波阻抗越高，则反射损耗越大。

多次反射损耗（B）是电磁波在屏蔽体内反复碰到壁面所产生的损耗。当屏蔽体较厚或频率较高时，导体吸收损耗较大.

在吸收损耗大于10dB时，多次反射损耗B可以忽略。

在吸收损耗小于10dB时，多次反射损耗B必须考虑。

对于电场波，由于大部分能量在金属与空气的第一个界面反射，进入金属的能量已经很小，造成多次反射泄漏时，电磁波在屏蔽材料内已经传输了三个厚度的距离，其幅度往往已经小可以忽略的程度。

对于磁场波，在第一个界面上，进入屏蔽材料的磁场强度是入射磁场强度的2倍，因此多次反射造成的影响是必须考虑的。

当屏蔽材料的厚度较厚时，形成多次反射泄漏之前，电磁波在屏蔽材料内传输三个厚度的距离，衰减已经相当大，多次反射泄漏也可以忽略。

四，屏蔽效能在生活中的应用

为了防止外界信号的干扰，静电屏蔽被广泛地应用科学技术工作中。例如电子仪器设备外面的金属罩，通讯电缆外面包的铅皮等等，都是用来防止外界电场干扰的屏蔽措施。

高压带电作业(500千伏带电作业用的屏蔽服)

很多电子仪器,比如示波器的接线都是这样的屏蔽线

汽车外的天线有线电视信号线,外面就有一层金属丝,就为了静电屏蔽,使信号不受干扰

在服务区怕被人打手机,又不能关机,找个金属盒子装进去,就变成了"您拨打的用户不在服务区"

最重要的，对于电磁辐射对人体的损害，利用该项技术可以令电磁场对人们生活优点扩大化并且减小其对我们不利的因素，该项技术的发展对日常生活，工业生产和军事应用都有重要的作用。