电磁屏蔽技术

电磁屏蔽技术
电磁屏蔽技术

《电磁屏蔽技术》

1. 电磁屏蔽的目的

电磁波是电磁能量传播的主要方式,高频电路工作时,会向外辐射电磁波,对邻近的其它设备产生干扰另一方面,空间的各种电磁波也会感应到电路中,对电路造成干扰电磁屏蔽的作用是切断电磁波的传播途径,从而消除干扰在解决电磁干扰问题的诸多手段中,电磁屏蔽是最基本和有效的用电磁屏蔽的方法来解决电磁干扰问题的最大好处是不会影响电路的正常工作,因此不需要对电路做任何修改

2. 区分不同的电磁波

同一个屏蔽体对于不同性质的电磁波,其屏蔽性能不同因此,在考虑电磁屏蔽性能时,要对电磁波的种类有基本认识电磁波有很多分类的方法,但是在设计屏蔽时,将电磁波按照其波阻抗分为电场波、磁场波、和平面波

电磁波的波阻抗Z定义为:电磁波中的电场分量E与磁场分量H的比值: Z W W

= E / H

电磁波的波阻抗电磁波的辐射源性质、观测点到辐射源的距离以及电磁波所处的传播介质有关

距离辐射源较近时,波阻抗取决于辐射源特性若辐射源为大电流、低电压(辐射源的阻抗较低),则产生的电磁波的波阻抗小于377,称为磁场波若辐射源为高电压、小电流(辐射源的阻抗较高),则产生的电磁波的波阻抗大于377,称为电场波

距离辐射源较远时,波阻抗仅与电场波传播介质有关,其数值等于介质的特性阻抗,空气为377Ω

电场波的波阻抗随着传播距离的增加降低,磁场波的波阻抗随着传播距离的增加升高

注意: 近场区和远场区的分界面随频率不同而不同,不是一个定数,这在分析问题时要注意例如,在考虑机箱屏蔽时,机箱相对于线路板上的高速时钟信号而言,可能处于远场区,而对于开关电源较低的工作频率而言,可能处于近场区在近场区设计屏蔽时,要分别电场屏蔽和磁场屏蔽

3. 度量屏蔽性能的物理量——屏蔽效能

屏蔽体的有效性用屏蔽效能(SE)来度量屏蔽效能的定义如下:

SE=20lg(E/E) (dB) 21式中:E=没有屏蔽时的场强 E 有屏蔽时的场强=2 1.

如果屏蔽效能计算中使用的是磁场强度,则称为磁场屏蔽效能,如果屏蔽效能计算中使用的是电场强度,则称为电场屏蔽效能屏蔽效能的单位是分贝(dB),下表是衰减量与分贝的对应关系:

屏蔽前屏蔽后衰减量屏蔽效能

20dB 90% 1 0.1

40dB 99% 1 0.01

60dB 1 99.9% 0.001

80dB 1 99.99% 0.0001

100dB

0.00001 99.999% 1

以下,军用设备机箱的屏蔽效能一般要达到40dB一般民用产品机箱的屏蔽效能在屏蔽

室或屏蔽舱等往往设备的屏蔽机箱屏蔽效能要达到80dB以上TEMPEST60dB,以上的屏蔽体是很难制造的,成本也很高要达到100dB100dB 4. 屏蔽材料的屏蔽效能

估算这种损耗可以分成两个部分:电磁波在穿过屏蔽体是发生衰减是因为能量有了损耗,反射损耗和吸收损耗当电磁波入射到不同媒质的分界面时,就会发生反射,使穿过

界面的电反射损耗:当磁能量减弱由于反射现象而造成的电磁能量损失称为反射损耗,用字母R表示因此,电磁波穿过屏电磁波穿过一层屏蔽体时要经过两个界面,要

发生两次反射蔽体时的反射损耗等于两个界面上的反射损耗总和反射损耗的计算

公式如下:屏蔽材料的特性: (dB) /ZR=20lg(Z) 式中 Z= Z=入射电磁波的波阻抗,

SWWS阻抗

1/2-7=f: = σr相对磁导率,r入射电磁波的频率,μ=式中rrf|=3.68×10|Z(μσ)S相对电导率电磁波在屏蔽材料中传播时,会有一部分能量转换成热量,导致电磁吸收损耗:表示,计算公式能量损失,损失的这部分能量成为屏蔽材料的吸收损耗,用字母A如下:1/2 (dB) rrf(A=3.34tμσ)电磁波在屏蔽体的第二个界面(穿出屏蔽体的界面)发生反射:多次反射修正因子后,会再次传输到第一个界面,在第一个界面发射再次反射,而再次到达第二个界应该这部分是额外泄漏的在这个界面会有一部分能量穿透界面,面,泄漏到空间BB考虑进屏蔽效能的计算这就是多次反射修正因子,用字母表示,大部分场合,都可以忽略

SE = R + A + B

从上面给出的屏蔽效能计算公式可以得出一些对工程有实际指导意义的结论,根据这些结论,我们可以决定使用什么屏蔽材料,注意什么问题下面给出的结论,出步一看,会感到杂乱无章,无从应用,但是结合上面第3和第4条仔细分析后,会发现这些结论都有着内在联系深入理解下面的结论对于结构设计是十分重要的

1)材料的导电性和导磁性越好,屏蔽效能越高,但实际的金属材料不可能兼顾这两个

方面,例如铜的导电性很好,但是导磁性很差;铁的导磁性很好,但是导电性较差应该使用什么材料,根据具体屏蔽主要依赖反射损耗、还是吸收损耗来决定是侧重导电

性还是导磁性;

2)频率较低的时候,吸收损耗很小,反射损耗是屏蔽效能的主要机理,要尽量提高反

射损耗;

3)反射损耗与辐射源的特性有关,对于电场辐射源,反射损耗很大;对于磁场辐射源,反射损耗很小因此,对于磁场辐射源的屏蔽主要依靠材料的吸收损耗,应该选用磁

导率较高的材料做屏蔽材料

4)反射损耗与屏蔽体到辐射源的距离有关,对于电场辐射源,距离越近,则反射损耗

越大;对于磁场辐射源,距离越近,则反射损耗越小;正确判断辐射源的性质,决定它应该靠近屏蔽体,还是原理屏蔽体,是结构设计的一个重要内容

5)频率较高时,吸收损耗是主要的屏蔽机理,这时与辐射源是电场辐射源还是磁场辐

射源关系不大

6)电场波是最容易屏蔽的,平面波其次,磁场波是最难屏蔽的尤其是(1KHz以下)低频磁场,很难屏蔽对于低频磁场,要采用高导磁性材料,甚至采用高导电性材料和

高导磁性材料复合起来的材料

6. 实用屏蔽体设计的关键

以上的屏蔽效能100dB一般除了低频磁场外,大部分金属材料可以提供但在实际以

上的屏蔽效能也是十分困难的这是因为,屏蔽体的屏蔽效工作中,要达到80dB能不仅

取决于屏蔽体的结构屏蔽体要满足电磁屏蔽的基本原则电磁屏蔽的基本原则有两个:

1)屏蔽体的导电连续性:这指的是整个屏蔽体必须是一个完整的、连续的导电体这一点在实现起来十分困难因为一个完全封闭的屏蔽体是没有任何使用价值的一个实用的机箱上会有很多孔缝造成屏蔽:通风口、显示口、安装各种调节杆的开口、不同部分的结合缝隙等由于这些导致导电不连续的因素存在,如果设计人员在设计时没有考虑如何处理,屏蔽体的屏蔽效能往往很低,甚至没有屏蔽效能

2)不能有直接穿过屏蔽体的导体:一个屏蔽效能再高的屏蔽机箱,一旦有导线直接穿过屏蔽机箱,其屏蔽效能会损失99.9%(60dB)以上但是,实际机箱上总会有电缆穿出(入),至少会有一条电源电缆存在,如果没有对这些电缆进行妥善的处理(屏蔽或滤波),这些电缆会极大的损坏屏蔽体妥善处理这些电缆是屏蔽设计的重要内容之一(穿过屏蔽体的导体的危害有时比孔缝的危害更大)

电磁屏蔽体与接地无关:对于静电场屏蔽,屏蔽体是必须接地的但是对于电磁屏蔽,屏蔽体的屏蔽效能却与屏蔽体接地与否无关,这是设计人员必须明确的在很多场合,将屏蔽体接地确实改变了电磁状态,但这是由于其它一些原因,而不是由于接地导致屏蔽体的屏蔽效能发生改变

7. 孔洞电磁泄漏的估算

如前所述,屏蔽体上的孔洞是造成屏蔽体泄漏的主要因素之一孔洞产生的电磁泄漏并不是一个固定的数,而是与电磁波的频率、种类、辐射源与孔洞的距离等因素孔洞对电磁波的衰减可以用下面公式进行计算这里假设孔洞深度为0有关

在远场区:SE=100-20lgL-20lgf+20lg(1+2.3lg(L/H))

若L≥λ/2,则SE=0 dB ,这时,孔洞是完全泄漏的

式中: L=缝隙的长度(mm),H=缝隙的宽度(mm),f=入射电磁波的频率(MHz)

这个公式是在远场区中,最坏的情况下(造成最大泄漏的极化方向)的屏蔽效能(实际情况下屏蔽效能可能会更大一些)

在近场区:

若辐射源是电场辐射源 SE=48+20lgZC-20lgLf+20lg(1+2.3lg(L/H))

若辐射源是磁场辐射源 SE=20lg(πD/L)+20lg(1+2.3lg(L/H))

式中:ZC=辐射源电路的阻抗(Ω),D=孔洞到辐射源的距离(m), L、 H

=孔洞的长、宽(mm), f=电磁波的频率(MHz)

注意:

1) 近场区,孔洞的泄漏与辐射源的特性有关当辐射源是电场源时,孔洞的泄漏远比远场小(屏蔽效能高),当辐射源是磁场源时,孔洞的泄漏远比远场大(屏蔽效能低)

2)对于近场,磁场辐射源的场合,屏蔽效能与电磁波的频率没有关系,因此,千万不要认为辐射源的频率较低(许多磁场辐射源的频率都较低),而掉以轻心

3)这里对磁场辐射源的假设是纯磁场源,因此可以认为是一种在最坏条件下,对屏蔽效能的保守计算

对于磁场源,屏蔽与孔洞到辐射源的距离有关,距离越近,则泄漏越大这点在设计时一定要注意,磁场辐射源一定要远离孔洞

多个孔洞的情况:当N个尺寸相同的孔洞排列在一起,并且相距很近(距离小于1/2)时,造成的屏蔽效能下降为10 lgN在不同面上的孔洞不会增加泄漏,因为其辐射方向不同,这个特点可以在设计中用来避免某一个面的辐射过强

8. 缝隙电磁泄漏的措施

一般情况下,屏蔽机箱上的不同部分的结合处不可能完全接触,只能在某些点接触

缝隙是造成屏蔽机箱屏蔽效能降级的主要原因之一上,这构成了一个孔洞阵列在实

际工程中,常常用缝隙的阻抗来衡量缝隙的屏蔽效能缝隙的阻抗越小,则电磁泄漏

越小,屏蔽效能越高

缝隙处的阻抗:

缝隙的阻抗可以用电阻和电容并联来等效,因为接触上的点相当一个电阻,没有接触的点相当于一个电容,整个缝隙就是许多电阻和电容的并联低频时,电阻分量起主要

作用;高频时,电容分量起主要作用由于电容的容抗随着频率升高降低,因此如果

缝隙是主要泄漏源,则屏蔽机箱的屏蔽效能优势随着频率的升高而增加但是,如果

缝隙的尺寸较大,高频泄漏也是缝隙泄漏的主要现象

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

解决缝隙泄漏的措施:

1)接触面的重合面积,这可以减小电阻、增加电容

2)使用尽量多的紧固螺钉,这也可以减小电阻、增加电容

3)保持接触面清洁,减小接触电阻

4)保持接触面较好的平整度,这可以减小电阻、增加电容

5)使用电磁密封衬垫,消除缝隙上不接触点

9. 电磁密封衬垫的原理

电磁密封衬垫是一种表面导电的弹性物质将电磁密封衬垫安装在两块金属的结合处,可以将缝隙填充满,从而消除导电不连续点

使用了电磁密封衬垫后,缝隙中就没有较大的孔洞了,从而可以减小高频电磁波的泄漏使用电磁密封衬垫的好处如下:

)降低对加工的要求,允许接触面的平整度较低1

)减少结合处的紧固螺钉,增加美观性和可维修性2

3)缝隙处不会产生高频泄漏

虽然在许多场合电磁密封衬垫都能够极大地改善缝隙泄漏,但是如果两块金属之间的接触面是机械加工(例如,铣床加工),并且紧固螺钉的间距小于3厘米,则使用电磁密

封后屏蔽效能不会有所改善,因为这种结构的接触阻抗已经很低了

从电磁密封衬垫的工作原理可以知道,使用了电磁密封衬垫的缝隙的电磁泄漏主要由衬垫材料的导电性和接触表面的接触电阻决定因此,使用电磁密封衬垫的关键是:1)选用导电性好的衬垫材料

2)保持接触面的清洁

3)对衬垫施加足够的压力(以保证足够小的接触电阻)

4)衬垫的厚度要足以填充最大的缝隙

电磁密封衬垫的灵活运用

除非对屏蔽的要求非常高的场合,否则并不需要在缝隙处连续使用电磁密封衬垫在

实践中,可以根据屏蔽效能的要求间隔的安装衬垫,每段衬垫之间形成的小孔洞泄漏可以用前面的公式计算在样机上精心地调整衬垫间隔,使既能满足屏蔽的要求,又使

成本最低对于民用产品,衬垫之间的间隔可以为λ/20~λ/100之间军用产品则

一般要连续安装

10. 电磁密封衬垫的选用

任何同时具有导电性和弹性的材料都可以作为电磁密封衬垫使用因此,市

场上可以见到很多种类的电磁密封衬垫这些电磁密封衬垫各有特色,适合于不同的应用场合设计者要熟悉各种电磁密封衬垫的特点,在设计中灵活选用,达到满足产品性能要求、提高产品可靠性、降低产品成本的目的选择电磁密封衬垫时需要考虑几个主要因素:屏蔽效能、环境适应性、便于安装性、电器稳定性

屏蔽效能:根据需要抑制的干扰频谱确定整体屏蔽效能,电磁密封衬垫要满足整体

不同种类的衬垫,在不同频率的屏蔽效能是不同的屏蔽的要求使用环境:电磁密封衬垫之所以有这么多的种类的一个主要原因是要满足不同环境的要求,使用环境对衬垫的性能和寿命有很大的影响

结构要求:衬垫的主要作用是减小缝隙的泄漏,缝隙的结构设计对衬垫的效果有很大的影响在进行结构设计时,有以下几个因素要考虑:

·压缩变形:电磁密封衬垫只有受到一定压力时才起作用在压力作用下,衬垫发生形变,形变量与衬垫上所受的压力成正比大部分衬垫要形变30~40%才能具有较好的屏蔽效果

·压缩永久形变:当衬垫长时间受到压力时,即使压力去掉,它也不能完全恢复原来的形状,这就是压缩永久形变这种特性当衬垫频繁被压缩、放开时(例如门和活动面板)要特别注意

电器稳定性:电磁密封衬垫是通过在金属之间提供低阻抗的导电通路来实现屏蔽的目的的因此,其电器稳定性对于保持屏蔽体的屏蔽效能是十分重要的

安装成本:电磁密封衬垫的安装方法是决定屏蔽成本的一个主要因素衬垫的成本包括衬垫本身的成本、安装工时成本、加工成本等在考虑衬垫成本时,要综合考虑这些因素

11. 常用电磁密封衬垫的比较

这是一种最常用的电磁密封材料从结构上分,有全金属丝、空心金属丝网衬垫:常用的金属丝材料为:蒙乃尔合金、铍铜、镀锡钢丝等其屏蔽和橡胶芯等三种以下的场合1GHz一般用在高频时屏蔽效能较低低频时屏蔽效能较高,性能为:高频时屏蔽效能较低 //缺点:价格低,过量压缩时不易损坏主要优通常用在有环境密封要求的场合从结构上分,有板材和条材两种,条导电橡胶:板材则有不同的厚度材料为:硅橡胶中掺入铜粉、铝材又分为空心和实心两种粉、银粉、镀银铜粉、镀银铝粉、镀银玻璃粉等其屏蔽性能为:低频时屏蔽效能较低,高频时屏蔽效能较高

主要优/缺点:同时提供电磁密封和环境密封较硬,价格高,由于表面较软,有时不能刺透金属表面的氧化层,导致屏蔽效能很低

指形簧片:通常用在接触面滑动接触的场合性状繁多,材料为铍铜,但表面可做不同涂覆屏蔽性能为高频、低频时屏蔽效能都较高

主要优/缺点:变形量大、屏蔽效能高、允许滑动接触(这便于拆卸)/价格高

螺旋管衬垫:由铍铜或不锈钢材卷成的螺旋管,屏蔽效能高(所有电磁密封衬垫屏蔽效能最高的)

主要优/缺点:价格低,屏蔽效能高/受过量压缩时容易损坏

导电布衬垫:导电布包裹上发泡橡胶芯构成,一般为矩形,带有背胶,安装非常方便高低频时屏蔽效能都较高

主要优/缺点:价格低,过量压缩时不容易损坏、柔软、具有一定的环境密封作用/频繁摩擦会损坏导电表层

12. 电磁密封衬垫使用的注意事项

电磁密封衬垫的使用方法对屏蔽体的屏蔽效能影响很大在使用时,要注意以下几点:1)所有种类的电磁密封衬垫中,指形簧片允许滑动接触,其他种类的衬垫绝不允许滑动接触否则会造成衬垫的损坏

2)有种类的衬垫受到过量压缩都会发生不可恢复地损坏,因此在使用时要设置限压结构,保证一定的压缩量

3)除了导电橡胶衬垫以外,当衬垫与屏蔽体机体之间的电器接触良好时,衬垫的屏蔽效能与压缩量没有正向关系,增大压缩量并不能提高屏蔽效能导电橡胶的屏蔽效能则随着压缩量的增加而增加,这与导电橡胶中的导电颗粒密度加大有关

4)使用衬垫接触的金属板要有足够的刚度,否则在衬垫的弹力作用下会发生变形,形成新的不连续点,导致射频泄漏对于正面压缩结构,适当的紧固螺钉间距可以防止面板变形

5)尺寸允许时,尽量使用较厚的衬垫,这样可以允许金属结构件具有更大的加工误差,从而降低了成本另外,较厚的衬垫一般更柔软些,对金属板的刚性要求较小(从而避免了由于结构件刚性不够导致变形二造成的射频泄漏)

6)衬垫材料要安装在不易被损坏的位置例如,对于大型的屏蔽门,衬垫要安装在门框内,并提供一定的保护;对于可拆卸的面板,最好将衬垫安装在活动面板上,这样拆下面板时,便于存放

7)安装衬垫的金属表面一定要清洁、导电,以保证可靠的导电性

8)尽量采用槽安装方式,槽的作用是固定衬垫和限制过量压缩使用槽安装方式时,屏蔽提的两个部分之间接触不仅通过衬垫实现完全接触,而且还有金属之间的直接接触,因此,具有最高的屏蔽效能

9)安装槽的形状有直槽和燕尾槽两种,直槽加工简单,但衬垫容易掉出燕尾槽没有这个问题槽的高度一般为衬垫高度的75%左右(具体尺寸参考衬垫厂家要求的压缩量),宽度要保证有足够的空间允许衬垫受到压缩时的伸展衬垫安装在直槽内时,衬垫需要固定一般设计资料上建议用导电胶粘接,但这样有两个缺点:一是会增加成本,另一个是导电胶会发生老化而导致屏蔽性能下降这里建议用非导电胶,在紧固螺钉穿过的地方滴一小滴这样,粘胶的地方虽然不导电,但是金属螺钉起到了导电接触地作用,并且屏蔽效能比较稳定

10) 滑动接触时的方向,只有指形簧片才允许滑动接触安装簧片时,要注意簧片的方向,使滑动所施加的压缩力能够使簧片自由伸展一般情况下,簧片可以靠背胶粘接,但要注意固化时间(参考簧片厂家说明)较恶劣的环境下(温度过高或过低,机械力过大等),可用卡装结构

11)根据屏蔽体基体材料选择适当的衬垫材料,使接触面达到电化学兼容状态,有关设计可以参考后面给出的资料如果空间允许,在安装衬, 垫的缝隙处同时使用环境密封衬垫,并且使环境密封衬垫面对外部环境,防止电解液进入到导电衬垫与屏蔽体接触的结合面上

12) 螺钉的位置,一般情况下,螺钉安装在沉淀内侧或外侧并不是十分重要,但是在屏蔽要求很高的场合,螺钉要安装在衬垫的外侧,为防止螺钉穿透屏蔽箱,造成额外的泄漏

13. 电磁密封衬垫的电化学腐蚀问题

电化学腐蚀问题是设计屏蔽机箱必须考虑的问题之一电化学腐蚀发生在不同种类金属的接触面上因此,在电磁密封衬垫与屏蔽体基体接触的表面上容易发生电化学腐蚀发生在衬垫与屏蔽体基体之间的电化学腐蚀会造成下面两个后果:

1)降低屏蔽效能,电化学腐蚀的结果是降低了接触面的导电性,甚至导致接触面完

全断开,这会造成机箱的屏蔽效能降低

2)互调效应,又称锈螺钉效应这是因为电化学反应产生的化合物是非线性的半

导体物质,这会产生信号混频结果是产生了新的干扰频率

防止电化学腐蚀的方法:速度与环境因素关系很大,在湿热、盐雾环境中腐蚀发展

很快,而在干燥环境中,腐蚀发展很慢

14. 与衬垫性能相关的其它环境问题

1)潮湿环境:潮湿会加速接触面的电化学腐蚀造成这种后果的原因是,在潮湿环境

中,会生长霉菌,霉菌会放出酸性物质,从而导致电化学腐蚀对于军用设备,霉菌

试验是验证这个问题的试验方法

2)振动环境:车载设备或运输中的设备所承受的振动是造成衬垫结合处腐蚀的主要原

因之一这是因为振动导致衬垫与屏蔽体之间的摩擦,产生了细小金属粉粒,这种金

属粉粒即使在较好的环境中也容易腐蚀振动造成的腐蚀是车载设备屏蔽失效的主要

原因

15. 截止波导管的概念与应用

金属管对于电磁波,具有高频容易通过、低频衰减较大的特性这与电路中的高通滤

波器十分相象与滤波器类似,波导管的频率特性也可以用截止频率来描述,低于截

止频率的电磁波不能通过波导管,高于截止频率的电磁波可以通过波导管

利用这个特性,可以达到屏蔽电磁波,同时实现一定实体连通的目的方法是,将波

导管的截止频率设计成远高于要屏蔽的电磁波的频率,使要屏蔽的电磁波在通过波导管

时产生很大的衰减由于这种应用中主要是利用波导管的频率截止区,因此成为截止

波导管截止波导管的概念是屏蔽结构设计中的基本概念之一常用的波导管有圆形、

矩形、六角形等,它们的截止频率如下:

9

是矩形波导管的开口最大尺寸,单式中:l=15×10矩形波导管的截止频率:f/l c的单

位是,位是cmfHz c

9

是圆形波导管的内直径,单位是式中:d圆形波导管的截止频率:f=17.6×10/d c的单

位是Hz,f cm c9

是六角形波导管的开口最大尺寸,w=15×10/w式中:六角形波导管的截止频率:f c Hzf

的单位是单位是cm,c落在波导管频率截止区内的电磁波穿过波导管时,会发生截止

波导管的吸收损耗:衰减,这种衰减称为截止波导管的吸收损耗,截止波导管的吸收

损耗计算公式如下1/22-9(dB))f/f)×t×10A=1.8×f(1-(cc

是截f是所关心信号的频率(Hz),式中:t是截止波导管的长度,单位是cm,f c﹤ff

远低于截止波导管截止频率()止波导管截止频率(Hz如果所关心的频率-9

dB()f/5),则公式化简为:A=1.8×f×l×10 cc)A=32t/d (dB 圆形截止波导管:

(dB)矩形(六角形)截止波导管: A=27t/l

从公式中可以看出,当干扰的频率远低于波导管的截止频率使,若波导管的长度增分

贝加一个截面最大尺寸,则损耗增加将近30截止波导管的屏蔽效能由吸收损耗部分

加上前面所讨论截止波导管的总屏蔽效能:的孔洞的屏蔽效能不能满足屏蔽要求时,就

可以考虑使用截止波导管,利用截止波导管的深度提供的额外的损耗增加屏蔽效能

截止波导管的注意事项与设计步骤16.

这是一个常见的绝对不能使导体穿过截止波导管,否则会造成严重的电磁泄漏,1)错

误5(2)一定要确保波导管相对于要屏蔽的频率处于截止状态,并且截止频率要远

电磁屏蔽论文

电磁屏蔽技术的简单分析研究 王玉东0942022088 摘要:在现实生活中由于干扰普遍存在,人们为避免干扰而想尽了各种屏蔽方法,但效果并不理想。电磁屏蔽是解决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。用电磁屏蔽的方法来解决电磁干扰问题的最大好处是不会影响电路的正常工作,因此不需对电路做任何修改。本文在分析各种干扰源性质的基础上,分别对电场屏蔽和磁场屏蔽进行了详细的介绍,以实现最佳的抗干扰效果。 关键词:电场屏蔽,磁场屏蔽,耦合干扰 1 引言 随着电子设备的大量使用,由于干扰普遍存在,严重的干扰会使电子设备不能正常工作,因此,控制干扰源,抑制电磁干扰已是现在进行电子电路设计、应用时考虑的主要问题之一。而采用屏蔽技术是抗干扰的有效措施,但对于干扰源的各种不同情况,如不加分析采取千篇一律的屏蔽措施,不但不能收到满意的效果,甚至因为屏蔽方式的不当,会出现弄巧成拙的情况。本文对干扰源进行具体分析,然后“对症下药”,采取恰当的屏蔽方式,最大限度地抑制干扰,以提高电子设备运行的可靠性。 2电场屏蔽 2.1 理论分析 当干扰源产生的干扰是以电压形式出现时,干扰源与电子设备之间就存在容性电场耦合,以这种情况下,最有效的抗干扰办法是施行电场屏蔽。如图1(a)所示,图中干扰源对地电压为Ux,电子设备对地阻抗为Zs,两者之间存在耦合电容为图中C,则电子设备上的耦合干扰电压为: Us=jωCZsUn/(1+jωCZs) (1) (a) 电场屏蔽(b)金属壳体屏蔽 图1 电场耦合及屏蔽示意图 由式(1)可知:耦合干扰的大小与频率有关,频率升高,干扰增加。因此,频率越高,采用屏蔽越有必要,屏蔽效果越明显。 若用金属壳体将干扰源屏蔽起来,如图1(b)所示,图中C1为干扰源与屏蔽壳体之间的电容,C2为电子设备与屏蔽壳体之间的电容,Zm为屏蔽壳体对地阻抗。可求得屏蔽后耦合干扰电压为: Us =ω2C1C2Zm Z s U n/{(ω2C1C2Z m Z s U n-1) -jω[(C1+C2)Z m+C2Z s]} (2)

不同材质金属板电磁屏蔽效果的对比分析要点

郑州大学毕业设计(论文) 题目:不同材质金属板电磁屏蔽效果的对比分析指导教师:职称:讲师 学生姓名:学号: 专业: 院(系): 完成时间: 2013年5月20 日

不同材质金属板电磁屏蔽效果的对比分析 摘要高导电性材料在电磁波的作用下将产生较大的感应电流。这些电流按照楞次定律将削弱电磁波的透入。采用的金属网孔愈密,直到采用整体的金属板(壳),屏蔽的效果愈好,但所费材料愈多。 本文主要使用XFDTD仿真软件编写基于FDTD算法的计算机仿真程序,计算出了喇叭天线工作时在铜金属板以及与铁,铝金属板屏蔽下电场强度分布,重点记录了距离端口60cm 平面的电磁参数,以此观察分析不同材质金属板的屏蔽效能,为金属板的电磁屏蔽应用提供科学的理论依据和定量的数据。 关键词屏蔽效能金属板时域有限差分算法喇叭天线电磁波传播模型 Abstact Shielding effectiveness is characterized the attenuation of electromagnetic waves on shield。Because of the high conductive material will be generated a large induction current under the action of electromagnetic waves。These currents according to Lenz's law will weaken the penetration of electromagnetic waves。The metal mesh is more dense, he better the shielding effectt, until the the overall metal shell, but the more charge material used. The this thesis make use of XFdtd simulation of copper metal plate, as well as iron, aluminum metal plate in an electromagnetic field environment。Through the comparison of different materials, thickness, and the source distance parameter, analysis the performance impact of metal shielding. Key Words:Shielding effectiveness Metal plate Finite difference time domain algorithm Horn antenna electromagnetic wave propagation model

电磁干扰及其抑制方法的研究

弱电工程中电磁干扰及其抑制方法的研究 (葛洲坝通信工程有限公司方宏坤 151120) 【摘要】在弱电工程应用领域,强电与弱电交叉耦合,电磁干扰(EMI)错综复杂,严重影响弱电系统的稳定性和安全性。本文详细介绍了 EMI 产生的原因、分析EMI/RFI的特性,及其传输途径和危害,利用电磁理论和工程实践,分析并提出了一些在弱电工程领域行之有效的 EMI 抑制方法。 【关键词】弱电电磁干扰(EMI)射频干扰(RFI)干扰抑制 随着计算机技术,特别是网络技术的飞速发展,IT技术在弱电工程领域的广泛应用,IT设备日益精密、复杂,使得电子干扰问题日趋严峻。它可使系统的稳定性、可靠性降低,功能失效,甚至导致系统完瘫痪和设备损坏。特别是EMI/RFI(电磁干扰/射频干扰)问题,已成为近几年弱电工程领域的焦点。 1、电磁干扰分类和特性 生活中电磁干扰无处不在,其干好错综复杂。通常我们把电磁干扰主要划分为电磁干扰(EMI)、射频干扰(RFI)和电磁脉冲(EMP)三种,根据其来源可分为外界和内部两种,严格的说所有电子运行的元件均可看作干扰源。本文中所提EMI是对周围电磁环境有较强影响的干扰;RFI则从属于EMI;EMP 是一种瞬态现象,它可由系统内部原因(电压冲击、电源中断、电感负载转换等)或外部原因(闪电等)引起,能耦合到任何导线上,如电源线和通信电缆等,而与这些导线相连的电子系统可能受到瞬时严重干扰或使系统内的电子电路永久性损坏。图 1 给出了常见 EMI/RFI 的干扰源及其频率范围。

1.1 EMI特性分析 在电子系统设计中,应从三个方面来考虑电磁干扰问题:首先是电子系统产生和发射干扰的程度;其次是电子系统在强度为 1~10 V/m、距离为 3 米的电磁场中的抗扰特性;第三是电子系统内部的干扰问题。利用干扰三要素分析与EMI相关的问题需要把握EMI的五个关键因素,这五个关键因素是频率、幅度、时间、阻抗和距离。 在EMI分析中的另一个重要参数是电缆的尺寸、导线及护套,这是因为,当EMI成为关键因素时,电缆相当于天线或干扰的传输器,必须考虑其物理长度与屏蔽问题。 1.2 RFI特性分析 无线电发射源无处不在,如无线电台、移动通信、发电机、电动机、电锤等等。所有这些电子活动都会影响电子系统的性能。无论RFI的强度和位置如何,电子系统对RFI必须有一个最低的抗扰度。在通信、无线电工程中,抗扰度定义为设备承受每单位RFI功率强度的敏感度。从“干扰源—耦合途径—接收器”的观点出发,电场强度E 是发射功率、天线增益和距离的函数,即 E=5.5· P·G d 式中P为发送功率(mW/cm2),G为天线增益,d为电路或系统距干扰源的距离(m)。 由于模拟电路一般在高增益下运行,对RF场比数字电路更为敏感,因此,必须解决μV级和mV级信号的问题;对于数字电路,由于它具有较大的信号摆动和噪声容限,所以对RF场的抑制力更强。 1.3 干扰途径 任何干扰问题可分解为干扰源、干扰接收器和干扰的耦合途径三个方面,即所谓的干扰三要素。如表 2 所示。 表2 干扰源耦合途径干扰类型接收器 共地阻抗传导干扰 辐射场到互连电缆(共模)辐射干扰 微控制器辐射场到互连电缆(差模)辐射干扰 有源器件电缆间串扰(电容效应)感应干扰微控制器 静电放电电缆间串扰(电感效应)感应干扰通信接收器 通信发射机电缆间串扰(漏电导)传导干扰有源器件 电源电缆间串扰(场耦合)辐射干扰其他电子系统扰动电源线到机箱传导干扰 雷电辐射场到机箱辐射干扰

电磁屏蔽

电磁屏蔽 该词条缺少基本信息栏,补充相关内容帮助词条更加完善!立刻编辑>> 电磁屏蔽是用导电材料减少交变电磁场向指定区域穿透的屏蔽。电磁屏蔽的作用原理是利用屏蔽体对电磁能流的反射、吸收和引导作用,其与屏蔽结构表面和屏蔽体内部感生的电荷、电流与极化现象密切相关。雷电电磁脉冲以雷击点为中心向周围传播,其影响范围可达2公里外甚至更远,而不仅仅局限于被雷击中的建筑物本身或其内部设备。电磁屏蔽技术主要包括空点电磁屏蔽技术和线路电磁屏蔽技术两部分。 1电磁屏蔽 电磁兼容性(Electromagnetic Compatibility)缩写EMC,就是指某电子设备 既不干扰其它设备,同时也不受其它设备的影响。电磁兼容性和我们所熟悉的安全性一样,是产品质量最重要的指标之一。安全性涉及人身和财产,而电磁兼容性则涉及人身和环境保护。 电子元件对外界的干扰,称为EMI(Electromagnetic Interference);电磁波会与电子元件作用,产生被干扰现象,称为EMS(Electromagnetic Susceptibility)。例如,TV荧光屏上常见的“雪花”,便表示接受到的讯号被干扰。 因为屏蔽体对来自导线、电缆、元部件、电路或系统等外部的干扰电磁波和内部电磁波均起着吸收能量(涡流损耗)、反射能量(电磁波在屏蔽体上的界面反射)和抵消能量(电磁感应在屏蔽层上产生反向电磁场,可抵消部分干扰电磁波)的作用,所以屏蔽体具有减弱干扰的功能。⑴当干扰电磁场的频率较高时,利用低电阻率的金属材料中产生的涡流,形成对外来电磁波的抵消作用,从而达到屏蔽的效果。⑵当干扰电磁波的频率较低时,要采用高导磁率的材料,从而使磁力线限制在屏蔽体内部,防止扩散到屏蔽的空间去。⑶在某些场合下,如果要求对高频和低频电磁场都具有良好的屏蔽效果时,往往采用不同的金属材料组成多层屏蔽体。[1]

电磁干扰论文

电磁屏蔽技术分析与探讨 摘要:在现实生活中由于干扰普遍存在,随着电子产品的广泛应用以及电磁环境污染的加重,对电磁兼容性设计的要求也越来越高,作为电磁兼容设计的主要技术之一——屏蔽技术的研究也就愈显得重要。电磁屏蔽是解决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。用电磁屏蔽的方法来解决电磁干扰问题的最大好处是不会影响电路的正常工作,因此不需对电路做任何修改本文从电磁屏蔽技术原理出发,讨论了屏蔽体结构、屏蔽技术分类、屏蔽材料的选择以及所要遵循的原则,。 关键词:电磁屏蔽,屏蔽技术屏蔽接地特殊屏蔽处理屏蔽效能 一.电磁屏蔽的技术原理 电磁屏蔽是电磁兼容技术的主要措施之一。即用金属屏蔽材料将电磁干扰源封闭起来,使其外部电磁场强度低于允许值的一种措施。或用金属屏蔽材料将电磁敏感电路封闭起来,使其内部电磁场强度低于允许值的一种措施。电磁屏蔽的作用原理是利用屏蔽体对电磁能流的反射、吸收和引导作用(图1)。电磁屏蔽不仅对辐射干扰有良好的抑制效果,而且对静电干扰和传导耦合干扰的电容性耦合、电感性耦合均有明显的抑制作用。 二.电磁屏蔽的分类 电磁屏蔽一般可以分为三类:静电屏蔽、静磁屏蔽和高频电磁场的屏蔽。三种屏蔽的共同点是防止外界的电磁场进入到某个需要保护的区域中去。它们都是利用屏蔽体(具有特定性能的材料)阻止或衰减电磁干扰能量的传输,是抑制电磁干扰的重要手段之一。但是由于所要屏蔽的场的特性不一样,因而对屏蔽材料的要求也就不一样。 三.屏蔽材料的屏蔽效能和应用场合 电磁屏蔽技术的进展,促使屏蔽材料的形式不断发展,而不再局限于单层金属平板模式,屏蔽效能也不断提高。应用时要特别注意不同的屏蔽材料具有不同的屏蔽效能和应用场合。金属平板和屏蔽薄膜电子设备采用金属平板做机箱,既坚固耐用,又具有电磁屏蔽作用。其电磁屏蔽效能与下述参数有关:金属平板材料性质、电磁场源性质、电磁场源与金属平板的距离、屏蔽体接地状况等等。各种金属屏蔽材料的性能见表2. 四.屏蔽体良好接地 电磁屏蔽不但要求有良好的接地,还要求屏蔽体具有良好的导电连续性,对屏蔽提的导电性要求摇臂静电屏蔽高得多。因而为了满足电磁兼容性要求,常常用高导电性的材料作为屏蔽材料,如铜板、铜箔、铝板、铝箔、钢板或金属镀层、导电涂层。在实际的屏蔽中,电磁屏蔽效能变大程度上依赖于机箱的结构,即导电的连续性。机箱上的接缝、开口等都是电磁波的泄漏源。穿过机箱的电缆也是造成屏蔽效能下降的主要原因。 解决机箱缝隙电磁泄漏的方式是在缝隙处用电磁密封衬垫。电磁密封衬垫是一种导电的弹性材料,它能够保持缝隙处的导电连续性。常见的电磁密封衬垫有导电橡胶、双重导电橡胶、金属编织网套、螺旋衬垫、定向金属导电橡胶等。机箱上开口的电磁泄漏与开口的形状、辐射源的特性和辐射源到开口处的距离有关。通过适当的设计开口尺寸和辐射源到开口的距离能够改善屏蔽效能的要求 1.主要接地形式 不考虑安全接地,仅从电路参考点的角度考虑,接地可分为悬浮地、单 点接地、多点接地和混合接地。

电磁屏蔽技术基础知识

Thalez Group 电磁屏蔽技术基础知识

目录 1.电磁屏蔽的目的 2.区分不同的电磁波 3.度量屏蔽性能的物理量——屏蔽效能 4.屏蔽材料的屏蔽效能估算 5.影响屏蔽材料的屏蔽效能的因素 6.实用屏蔽体设计的关键 7.孔洞电磁泄漏的估算 8.减少缝隙电磁泄漏的措施 9.电磁密封衬垫的原理 10.电磁密封衬垫的选用 11.常用电磁密封衬垫的比较 12.电磁密封衬垫使用的注意事项 13.电磁密封衬垫的电化学腐蚀问题 14.与衬垫性能相关的其它环境问题 15.截止波导管的概念与应用 16.截止波导管的注意事项与设计步骤 17.面板上的显示器件的处理 18.面板上的操作器件的处理 19.通风口的处理 20.线路板的局部屏蔽 21.屏蔽胶带的作用和使用方法

电磁波是电磁能量传播的主要方式,高频电路工作时,会向外辐射电磁波,对邻近的其它设备产生干扰。另一方面,空间的各种电磁波也会感应到电路中,对电路造成干扰。电磁屏蔽的作用是切断电磁波的传播途径,从而消除干扰。在解决电磁干扰问题的诸多手段中,电磁屏蔽是最基本和有效的。用电磁屏蔽的方法来解决电磁干扰问题的最大好处是不会影响电路的正常工作,因此不需要对电路做任何修改。 一.电磁屏蔽的目的 同一个屏蔽体对于不同性质的电磁波,其屏蔽性能不同。因此,在考虑电磁屏蔽性能时,要对电磁波的种类有基本认识。电磁波有很多分类的方法,但是在设计屏蔽时,将电磁波按照其波阻抗分为电场波、磁场波和平面波。 电磁波的波阻抗ZW 定义为: 电磁波中的电场分量E与磁场分量H的比值: ZW = E / H 电磁波的波阻抗与电磁波的辐射源性质、观测点到辐射源的距离以及电磁波所处的传播介质有关。 距离辐射源较近时,波阻抗取决于辐射源特性。若辐射源为大电流、低电压(辐射源的阻抗较低),则产生的电磁波的波阻抗小于377,称为磁场波。若辐射源为高电压、小电流(辐射源的阻抗较高),则产生的电磁波的波阻抗大于377,称为电场波。 距离辐射源较远时,波阻抗仅与电场波传播介质有关,其数值等于介质的特性阻抗,空气为377Ω。电场波的波阻抗随着传播距离的增加降低,磁场波的波阻抗随着传播距离的增加升高。 注意: 近场区和远场区的分界面随频率不同而不同,不是一个定数,这在分析问题时要注意。例如,在考虑机箱屏蔽时,机箱相对于线路板上的高速时钟信号而言,可能处于远场区,而对于开关电源较低的工作频率而言,可能处于近场区。在近场区设计屏蔽时,要分别电场屏蔽和磁场屏蔽。 二. 区分不同的电磁波

电磁屏蔽材料的研究与发展展望

电磁屏蔽材料的研究与发展展望 ******** *** 摘要:电磁屏蔽是对干扰源或感受器(敏感设备、电路或组件)进行屏蔽,能有效地抑制干扰并提高电子系统或设备的电磁兼容性。因此屏蔽是电子设备结构设计时必须考虑的重要内容之一,是利用屏蔽体阻止或减少电磁能量传输的一种措施,是抑制电磁干扰最有效的手段。本文简述了研究电磁屏蔽材料的重要意义与屏蔽机制,讨论了电磁屏蔽金属材料的发展趋势。 关键词:电磁屏蔽;屏蔽材料;屏蔽机制;屏蔽效能 引言:随着电子工业的发展和电子设备的高度应用,电磁辐射被认为是继水污染、噪音污染、空气污染的第四大公害,它造成的电磁干扰不仅影响人们的正常生活,而且日益威胁国家的军事机密。尤其是在软杀伤武器——电磁波突现的现代化战场上,当电磁波穿透军事设备的敏感器件时,可能致使对方雷达迷茫、无线电通讯指挥系统失效、导弹火炮等武器失控。这种破坏力极大的电磁武器可能成为未来战场上重要的作战手段,因此,研究高性能的电磁屏蔽材料以提高各种武器平台的防护能力是各国军事领域的一项重大任务。此外,电磁辐射也给人们的身体健康带来了严峻的挑战。各种通讯设备、网络以及家用电器所发射的电磁波可能诱发各种疾病,如睡眠不足、头晕、呕吐,严重的甚至可能诱发癌症、心血管病等。因此,电磁屏蔽材料的研究开发是近年来治理电磁环境的重要方法。 常用的电磁屏蔽材料有金属材料和高分子复合材料等。金属类材料能够作为主要的电磁屏蔽材料是由于其具有良好的导电性(铜、铝、镍等)和较高的磁导率(坡莫合金、铁硅合金等), 当电磁能流通过金属材料时,其主要的屏蔽机制(反射衰减R 和吸收衰减A)能够有 效地反射、吸收电磁波,衰减电磁能量,从而达到较好的屏蔽效果。大多数高分子材料的导电性能较金属差,这在很大程度上降低了高分子材料的电磁屏蔽效能。因此,为了提高高分

电磁屏蔽分析和应用

电磁兼容课程论文 题目名称:电磁屏蔽技术 院系名称:电子信息学院 班级:测控112 学号:201100454217 学生姓名:白凡 指导教师:魏平俊 2014年5月

摘要:随着电子产品的广泛应用以及电磁环境污染的加重,对电磁兼容性设 计的要求也越来越高,作为电磁兼容设计的主要技术之一——屏蔽技术的 研究也就愈显得重要。本文从电磁屏蔽技术原理出发,讨论了屏蔽体结构、 屏蔽技术分类、屏蔽材料的选择以及所要遵循的原则,在电子设备实施具 体的电磁屏蔽时提供了重要的依据。同时分析了电磁干扰形成的危害,介 绍了工程上解决电磁干扰问题的几种常用方法。 关键词:电磁屏蔽电磁干扰屏蔽技术 Abstract:With the wide application of electronic products as well as the electromagnetic environment pollution is aggravating, more and more is also high to the requirement of electromagnetic compatibility design, as one of the main technology of emc design - shielding technology research is more important.Based on principle of electromagnetic shielding technology, this paper discusses the structure of the shield, shielding the technical classification, the selection of shielding materials and to follow the principle of the electronic equipment to implement specific provides an important basis for electromagnetic shielding.At the same time analyzes the harm of electromagnetic interference, this paper introduces the engineering several commonly used methods to solve the problem of electromagnetic interference. Keywords: Electromagnetic shielding, Electromagnetic interference, Shielding technology

电磁屏蔽技术.

《电磁屏蔽技术》 1.电磁屏蔽的目的 电磁波是电磁能量传播的主要方式,高频电路工作时,会向外辐射电磁波,对邻近的其它设备产生干扰另一方面,空间的各种电磁波也会感应到电路中,对电路造成干扰电磁屏蔽的作用是切断电磁波的传播途径,从而消除干扰在解决电磁干扰问题的诸多手段中,电磁屏蔽是最基本和有效的用电磁屏蔽的方法来解决电磁干扰问题的最大好处是不会影响电路的正常工作,因此不需要对电路做任何修改 2. 区分不同的电磁波 同一个屏蔽体对于不同性质的电磁波,其屏蔽性能不同因此,在考虑电磁屏蔽性能时,要对电磁波的种类有基本认识电磁波有很多分类的方法,但是在设计屏蔽时,将电磁波按照其波阻抗分为电场波、磁场波、和平面波 电磁波的波阻抗Z W 定义为:电磁波中的电场分量E与磁场分量H的比值: Z W = E / H 电磁波的波阻抗电磁波的辐射源性质、观测点到辐射源的距离以及电磁波所处的传播介质有关 距离辐射源较近时,波阻抗取决于辐射源特性若辐射源为大电流、低电压(辐射源的阻抗较低),则产生的电磁波的波阻抗小于377,称为磁场波若辐射源为高电压、小电流(辐射源的阻抗较高),则产生的电磁波的波阻抗大于377,称为电场波 距离辐射源较远时,波阻抗仅与电场波传播介质有关,其数值等于介质的特性阻抗,空气为377Ω 电场波的波阻抗随着传播距离的增加降低,磁场波的波阻抗随着传播距离的增加升高 注意:近场区和远场区的分界面随频率不同而不同,不是一个定数,这在分析问题时要注意例如,在考虑机箱屏蔽时,机箱相对于线路板上的高速时钟信号而言,可能处于远场区,而对于开关电源较低的工作频率而言,可能处于近场区在近场区设计屏蔽时,要分别电场屏蔽和磁场屏蔽 3. 度量屏蔽性能的物理量——屏蔽效能 屏蔽体的有效性用屏蔽效能(SE)来度量屏蔽效能的定义如下: SE=20lg(E1/E2) (dB) 式中:E1=没有屏蔽时的场强E2 =有屏蔽时的场强

PCB电磁屏蔽详解

PCB电磁屏蔽详解 电磁兼容中的屏蔽技术 屏蔽是利用屏蔽体来阻挡或减少电磁能传输的一种重要的防护手段。屏蔽技术用来抑制电磁噪声沿着空间的传播,即切断辐射电磁噪声的传播途径,通常用金属材料或磁性材料把所需屏蔽的区域包围起来,使屏蔽体内外的“场”相互隔离。 屏蔽作为电磁兼容控制的重要手段,可以有效的抑制电磁干扰。电磁干扰能量通过传导性耦合和辐射性耦合来进行传输。为满足电磁兼容性要求,对传导性耦合需采用滤波技术,即采用EMI 滤波器件加以抑制;对辐射性耦合则需采用屏蔽技术加以抑制。目前的各种电子设备,尤其是军用电子设备,通常都采用屏蔽技术解决电磁兼容中的问题。 屏蔽按其机理可分为电场屏蔽,磁场屏蔽和电磁屏蔽。 电场屏蔽 电场的屏蔽是为了抑制寄生电容耦合(电场耦合) , 隔离静电或电场干扰。 寄生电容耦合: 由于产品内的各种元件和导线都具有一定电位, 高电位导线相对的低电位导线有电场存在, 也即两导线之间形成了寄生电容耦合。通常把造成影响的高电位叫感应源, 而被影响的低电位叫受感器。实际上凡是能幅射电磁能量并影响其它电路工作的都称为感应源(或干扰源),而受到外界电磁干扰的电路都称为受感器。

静电防护的方法:建立完善的屏蔽结构,带有接地的金属屏蔽壳体可将放电电流释放到地;内部电路如果要与金属外壳相连时,要用单点接地,防止放电电流流过内部电路;在电缆入口处增加保护器件;在印制板入口处增加保护环(环与接地端相连)。 磁场屏蔽 磁场屏蔽是抑制噪声源和敏感设备之间由于磁场耦合所产生的干扰。磁场屏蔽主要是依赖高导磁材料所具有的低磁阻对磁通起到分路的作用,使得屏蔽体内部的磁场大大减弱。如图8-14所示 图4磁场的被动屏蔽 图8-14 磁场屏蔽 射频磁屏蔽是利用良导体在入射高频磁场作用下产生涡流,并由 涡流的反磁通抑制入射磁场。常用屏蔽材料有铝、铜及铜镀银等。 电磁屏蔽 电磁屏蔽是解决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。用电磁屏蔽的方法来解决电磁干扰问题的最大好处是不会影响电路的正常工作,因此不需对电路做任何修改。

电磁兼容技术的发展状况及应用

电磁兼容技术的发展状况及应用 摘要: 电磁兼容技术是解决电磁干扰相关问题的一门技术.电磁兼容设计的目的是解决电 路之间的相互干扰,防止电子设备产生过强的电磁发射,防止电子设备对外界干扰过度敏感.近 年来,电磁兼容设计技术的重要性日益增加。 电磁兼容技术是解决电磁干扰相关问题的一门技术.电磁兼容设计的目的是解决电路之间 的相互干扰,防止电子设备产生过强的电磁发射,防止电子设备对外界干扰过度敏感.近年来,电磁兼容设计技术的重要性日益增加,这有两个方面的原因:第一,电子设备日益复杂,特别是模拟电路和数字电路混合的情况越来越多、电路的工作频率越来越高,这导致了电路之间的干扰更加严重,设计人员如果不了解有关的设计技术,会导致产品开发周期过长,甚至开发失败.第二,为 了保证电子设备稳定可靠的工作,减小电磁污染,越来越多的国家开始强制执行电磁兼容标准, 特别是在美国和欧洲国家,电磁兼容指标已经成为法制性的指标,是电子产品厂商必须通过的指标之一,设计人员如果在设计中不考虑有关的问题,产品最终将不能通过电磁兼容试验,无法走 上市场. 因此近年来,电磁兼容教育也在迅速发展,一方面,各种有关电磁兼容设计的书籍层出不穷,各种电子设计的期刊上也不断刊登有关的文章,另一方面,电磁兼容培训越来越受到欢迎.20世纪90年代末,美国参加电磁兼容培训的费用平均为每人每天330美元,目前,已经达到450美元左右,并且企业如果需要专场培训,往往需要与提供培训的公司提前半年签订合同,由此可以看 到电子设计人员对电磁兼容技术的需求日益增加. 我国电磁兼容技术起步很晚,无论是理论、技术水平,还是配套产品(屏蔽材料、干扰滤波器等)制造,都与发达国家相差甚远.而与此形成强烈反差的是,在我们加入WTO以后,我们面对的是公平的国际竞争,各国之间唯一的贸易壁垒就是技术壁垒.而电磁兼容指标往往又是众多技术壁垒中最难突破的一道.因此,怎样使设计人员在较短的时间内,掌握电磁兼容设计技术,能够充满信心地面对挑战是我们努力实现的目标. 1 什么是电磁兼容标准 为了规范电子产品的电磁兼容性,所有的发达国家和部分发展中国家都制定了电磁兼容标准.电磁兼容标准是使产品在实际电磁环境中能够正常工作的基本要求.之所以称为基本要求, 也就是说,产品即使满足了电磁兼容标准,在实际使用中也可能会发生干扰问题.大部分国家的 标准都是基于国际电工委员会(IEC)所制定的标准. IEC有两个平行的组织负责制定EMC标准,分别是CISPR(国际无线电干扰特别委员会)和TC77(第77技术委员会).CISPR制定的标准编号为:CISPR Pub. XX ,TC77制定的标准编号为IEC XXXXX . 关于CISPR:1934年成立.目前有七个分会:A分会(无线电干扰测量方法与统计方法)、B分会(工、科、医射频设备的无线电干扰)、C分会(电力线、高压设备和电牵引系统的无线电干扰)、D分会(机动车和内燃机的无线电干扰)、E分会(无线接收设备干扰特性)、F分会(家电、电动工具、照明设备及类似电器的无线电干扰)、G分会(信息设备的无线电干扰) 关于TC77:1981年成立.目前有3个分会:SC77A(低频现象)、 SC77B(高频现象)、 SC77C(对高空核电磁脉冲的抗扰性). 我国的民用产品电磁兼容标准是基于CISPR和IEC标准,目前已发布57个,编号为GBXXXX - XX,例如GB 9254-98. 欧盟使用的EN标准也是基于CISPR和IEC标准,其对应关系如下: EN55××× = CISPR标准, (例: EN55011 = CISPR Pub.11) EN6×××× = IEC标准, (例: EN61000-4-3 = IEC61000-4-3 Pub.11) EN50××× = 自定标准, (例: EN50801) 我国军用产品采用的标准GJB是基于美国军标,例如GJB151A = MIL-STD -461D. 电磁兼容标准分为基础标准、通用标准、产品类标准和专用产品标准. 基础标准:描述了EMC现象、规定了EMC测试方法、设备,定义了等级和性能判据.基础标准不涉及具体产品.

电磁屏蔽文献综述

上海大学2015~2016学年冬季学期文献阅读研讨课 课程名称:导电性高分子及其复合材料课程编号:10SAK9004姓名:江圣龙学号:15723753 论文题目:电磁屏蔽用高分子材料研究进展 成绩:任课老师:贺英 评阅日期:

电磁屏蔽用高分子材料研究进展 江圣龙 (上海大学,高分子化学与物理,学号157237530) 摘要:导电高分子材料在电磁屏蔽领域有着广阔的应用前景。文章介绍了电磁屏蔽用高分子材料的分类及电磁屏蔽与吸波材料的基本原理,并对导电高分子电磁屏蔽材料开发现状及应用中存在的问题进行了扼要综述,对其发展趋势做了展望。 关键词:电磁屏蔽;导电高分子;本征导电高分子;聚苯胺 Research Progress On conductive polymers in Electro- magnetic Interference shielding Jiang shenglong (Department of Polymer Chemistry&Physics,Shanghai University,Student number15723753) Abstract:Conductive polymer materials(CPs)have broad application prospects in the field of electromagnetic interference shielding.This paper introduces the electromagnetic shielding polymeric materials of classification and the basic principle of electromagnetic shielding and absorbing materials,and development present situation and application of conductive polymer electromagnetic shielding material were briefly reviewed,the problems of its development trend were discussed. Keywords:electromagnetic interference shielding;Conductive polymers;intrinsic conducting polymers;polyaniline

电磁屏蔽材料的研究进展

万方数据

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电磁屏蔽材料的研究进展 作者:于名讯, 徐勤涛, 庞旭堂, 连军涛, 刘玉凤, Yu Mingxun, Xu Qintao, Pang Xutang, Lian Juntao , Liu Yufeng 作者单位:中国兵器工业集团第五三研究所,济南,250031 刊名: 宇航材料工艺 英文刊名:Aerospace Materials & Technology 年,卷(期):2012,42(4) 参考文献(33条) 1.周秀芹导电电磁屏蔽塑料研究新进展 2006(01) 2.王锦成电磁屏蔽材料的屏蔽原理及研究现状 2002(07) 3.Lee C Y;Song H G;Jang K S Electromagnetic interference shielding efficiency of polyaniline mixture and multiplayer films 1999 4.Huang J L;Yau B S;Chen C Y The electromagnetic shielding effectiveness of indium tin oxide films with different thickness 2001 5.赵福辰电磁屏蔽材料的发展现状 2001(05) 6.岩井建;毕鸿章在纤维表面形成金属被覆膜的金属纤维"METAX" 1999(02) 7.于鑫;付孝忠;杜仕国电磁屏蔽材料在火箭弹包装中的应用 1999(01) 8.Dhawan S K;Singh N;Rodrigues K Electromagnetic shielding behavior of conducting polyaniline composites 2003(04) 9.王佛松;王利群;景遐斌聚苯胺的掺杂反应 1993 10.师春生;马铁军;李家俊镀金属炭毡/树脂基复合材料的电磁屏蔽性能 2001(03) 11.王光华;董发勤;司琼电磁屏蔽导电复合塑料的研究现状 2007(02) 12.谭松庭;章明秋金属纤维填充聚合物复合材料的导电性能和电磁屏蔽性能 1999(12) 13.薛茹君电磁屏蔽材料及导电填料的研究进展 2004(03) 14.潘成;方鲲;周志飚导电高分子电磁屏蔽材料研究进展 2004 15.毛倩瑾;于彩霞;周美玲Cu/Ag 复合电磁屏蔽涂料的研究 2004(04) 16.施冬梅;杜仕国;田春雷铜系电磁屏蔽涂料抗氧化技术研究进展 2003(03) 17.李秀荣;刘静;李长珍高频电磁屏蔽用ITO膜结构与性能分析 2000(06) 18.Wojkiewicz J L;Fauveaux S;Redon N High electromagnetic shielding effectiveness of polyaniline-polyurethane composites in the microwave band 2004(04) 19.闾兴圣;王庚超聚苯胺/聚合物导电材料研究进展 2003(01) 20.Morgan H;Foot P J S;Brooks N W The effects of composition and processing variables on the properties of thermoplastic polyaniline blends and composites 2001 21.王杨勇;张柏宇;王景平本征型导电高分子电磁干扰屏蔽材料研究进展 2004(03) 22.Bernhard Wessling Dispersion as the link between basis research and commercial application of conductive polymers (polyaniline) 1998 23.徐勤涛;孙建生;侯俊峰电磁屏蔽塑料的研究进展 2010(09) 24.Hu Yongjun;Zhang Haiyan;Xiao Xiaoting Elcetromagnetic interference shielding effectiveness of silicon rubber filled with carbon fiber 2011 25.彭祖雄;张海燕;陈天立镀银玻璃微珠/碳纤维填充导电硅橡胶的电磁屏蔽性能 2011(01) 26.Huang C Y;Wu C C The EMI shielding effectiveness of PC/ABS/nicked-coated-carbeln-fibre composites 2000 27.邹华;赵素舍;田明镀银玻璃微珠/硅橡胶导电复合材料导电性能的影响因素 2009(08) 28.孙建生;杨丰帆;徐勤涛镀银铝粉填充型电磁屏蔽硅橡胶的制备与性能 2010(01) 29.王进美;朱长纯碳纳米管的镍铜复合金属镀层及其抗电磁波性能 2005(06) 30.徐化明;李聃;梁吉PMMA/定向碳纳米管复合材料导电与导热性能的研究 2005(09) 31.戚亚光世界导电塑料工业化进展 2008(04)

常见的电磁屏蔽材料有哪些

常见的电磁屏蔽材料有哪些? 电磁屏蔽即利用屏蔽材料阻隔或衰减被屏蔽区域与外界的电磁能量传播。电磁屏蔽的作用原理是利用屏蔽体对电磁能流的反射、吸收和引导作用,其与屏蔽结构表面和屏蔽体内部感生的电荷、电流与极化现象密切相关。屏蔽按其原理分为电场屏蔽(静电屏蔽和交变电场屏蔽)、磁场屏蔽(低频磁场和高频磁场屏蔽)和电磁场屏蔽(电磁波的屏蔽)。通常所说的电磁屏蔽是指后一种,即对电场和磁场同时加以屏蔽。 屏蔽效果的好坏用屏蔽效~g(SE,Shielding effectiveness)来评价,它表现了屏蔽体对电磁波的衰减程度。屏蔽效能定义为屏蔽前后该点电磁场强度的比值,即:SE=2OIg(Eo/Es)或SH=2Olg(HdHs)式中:、分别为屏蔽前该点的电场强度与磁场强度,、分别为屏蔽后该点的电场强度与磁场强度。对屏蔽效果的评价是根据屏蔽效能的大小度量的。 按照屏蔽作用原理,屏蔽体对屏蔽效能的贡献分为3部分:(1)屏蔽体表面因阻抗失配引起的反射损耗;(2)电磁波在屏蔽材料内部传输时,电磁能量被吸收引起传输损耗或吸收损耗;(3)电磁波在屏蔽材料内壁面之间多次反射引起的多次反射损耗。由此可以得到影响材料屏蔽效能的3个基本因素,即材料的电导率、磁导率及材料厚度。这也是屏蔽材料研究本身所必须关注的问题和突破口。当然,对于电磁屏蔽体结构,其屏蔽效能还与结构、形状、气密性等有关,对于具体问题,还需要考虑被屏蔽的电磁波频率、场源性质等。○1□a 常见的屏蔽材料

电屏蔽指的是对电场(E场)的屏蔽,它通常可选用的屏蔽材料种类比较多,如下: 1一、导电弹性体衬料(导电橡胶) 每种导电橡胶都是由硅酮、硅酮氟化物、EPDM或者碳氟化物-硅氟化物等粘合剂及纯银、镀银铜、镀银铝、镀银镍、镀银玻璃、镀银铅或炭颗粒等导电填料组成。 由于这些材料含有银,包装和存储条件应与其他含银元件相似,它们应当存储在塑料板中,例如聚酯或者聚乙烯,远离含硫材料。标准形状有:实体O形条、空心O形条、实体D形条、空心D形条、U行条、矩形条、中空矩形条、中空P形条、通道条以及模制导电橡胶成形件、模制的D-形圈/O-形圈、各种法兰、I/O衬垫。 特点:在20M-20GHz的范围内可达90 dB-120dB,纯银颗粒的甚至可达到120dB以上。能起到屏蔽和环境密封的作用,安装方便,适用于通讯、医疗、军品、航空等场合。 二、EMI导电泡棉衬料 导电泡棉是把导电编制套缠绕在采用聚氨基甲酸乙脂或EPDM构成的泡绵芯上,导电编制套通常是由镀银镍尼龙、铝泊或者Monel丝(镍铜合金)Ferrex(镀锡包铜钢丝)组成,有良好的导电性。符合阻燃等级(UL94-V0),具有好的 弹性和柔韧性等机械性能。导电泡棉衬垫具有良好的屏蔽性能,遇到电波时,则会根据其物体的性质而进行反射、吸收、提供极佳的屏蔽效果。并且具有极高的性价比,是目前最新的、也是应用最广的

浅谈电磁场的屏蔽及其应用

浅谈电磁场的屏蔽及其应用 屏蔽就是对感应源和受感器两者之间进行金属的隔离,以控制电场、磁场和电磁波由感应源对受感器的感应和辐射。具体地说,就是用屏蔽体将元部件、电路、组合件、电缆或整个系统的干扰源包围起来,防止干扰电磁场向外扩散;用屏蔽体将接收电路、设备或系统包围起来,防止它们受到外界电磁场的影响。因为屏蔽体对来自导线、电缆、元部件、电路或系统等外部的干扰电磁波和内部电磁波均起着吸收能量(涡流损耗)、反射能量(电磁波在屏蔽体上的界面反射)和抵消能量(电磁感应在屏蔽层上产生反向电磁场,可抵消部分干扰电磁波)的作用,所以屏蔽体具有减弱干扰的功能。屏蔽按机理可分为电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁场屏蔽,本文主要就电磁屏蔽及其应用作一阐述。电磁场屏蔽是利用屏蔽体削弱电磁波在空间的传播,电磁场屏蔽的原理是,(1)当电磁波到达屏蔽体表面时,由于空气与金属的交界面上阻抗的不连续,对入射波产生的反射,由于交界面上的不连续;(2)未被表面反射掉而进入屏蔽体的能量,在体内向前传播的过程中,被屏蔽材料所衰减,也就是通过材料对电磁波的吸收而产生损耗;(3)在屏蔽体内尚未衰减掉的剩余能量,传到材料的另一表面时,遇到金属——空气阻抗不连续的交界面,又会形成再次反射,并重新返回屏蔽体内,进一步产生损耗,这种反射在两个金属的交界面之间可能进行多次,通过多次反射、吸收和衰减最终达到屏蔽的目的。 一.电磁场屏蔽的概念及其原理 电磁场的屏蔽即电磁屏蔽,它是利用屏蔽体阻止电磁场在空间的传播。当同时存在的交变电场和交变磁场频率提高时,电场和磁场辐射的能力就会增强,就会又辐射出同频率的电磁场。由于电场分量和磁场分量同时出现且相互垂直,所以对电磁场进行屏蔽效果的好坏关键就取决于对电场和磁场同时屏蔽效果的好坏。 金属板内的电磁波反射、吸收过程,并不是只进行一次就完结了。而是在金属板的两个界面之间往复多次直到消耗尽。在金属板足够厚的情况下,第二次传入右边空间的场强与第一次的传入的场强相比小的很多,可忽略不记。而第三次传入的右边空间的场强就更可忽略了。在工程设计中,要求板的厚度应足以对电磁场的衰减在10db以上。 电磁屏蔽的效果就是从其它的角度分析,也会得到同样的结果。如图所示,一块接地良好的金属板,在它左侧有干扰源存在并辐射电磁波,其电场分量为E0,磁场分量为H0;在它右侧有受感器。 当用此来屏蔽电场分量时,金属屏蔽板必须良好接地。如果金属板接地不良,干扰源对受感器电场的感应所引发的干扰就可大大地增强。接地越好干扰就越小。 当用此来对磁场分量进行屏蔽时,主要是靠在屏蔽板内的感生电流所产生的磁场与干扰磁场方向相反,而削弱了干扰磁场达到屏蔽结果的。由此可见金属屏蔽板的导电性能越好,金属板越厚,屏蔽效

电磁场论文_——电磁屏蔽中屏蔽技术的分析和应用

上海大学2013 ~2014学年冬季学期研究生课程考试 课程名称:电磁兼容技术课程编号: 09SB59017 论文题目: 电磁屏蔽技术 研究生姓名: 朱瑞丰学号: 13723202 论文评语: 成绩: 任课教师: 陈洁 评阅日期:

电磁屏蔽技术 13723202,朱瑞丰 2014年3月14日 摘要:随着电子产品的广泛应用以及电磁环境污染的加重,对电磁兼容性设计的要求也越来越高, 作为电磁兼容设计的主要技术之一——屏蔽技术的研究也就愈显得重要。本文从电磁屏蔽技术原理 出发,讨论了屏蔽体结构、屏蔽技术分类、屏蔽材料的选择以及所要遵循的原则,在电子设备实施 具体的电磁屏蔽时提供了重要的依据。同时分析了电磁干扰形成的危害,介绍了工程上解决电磁干 扰问题的几种常用方法。 关键词:电磁屏蔽电磁干扰屏蔽技术 Abstract: With the wide application of electronic products and electromagnetic environment pollution is getting worse, electromagnetic compatibility of the requirements of the design is also higher and higher. Shielding techniques, as an important designing technical of the electromagnetic compatibility is also unavoidable. This article along with the electromagnetic shielding technology principle, discusses the shielding body structure, shielding technology classification, the choice of shielding materials and the principle to observe,and provides an important basis in the electronic equipment implementation of specific. It also analyzes the harm of electromagnetic interference, introduces several common method solving engineering problems of the electromagnetic interference . Keywords:electromagnetic shielding ;interference; metho 1.引言 在我们的生活环境中,存在着各种各样的电磁干扰。随着电子设备与系统应用的日益广泛,电子系统之间的干扰将十分复杂。而无线通信技术和高速数字系统的飞速发展又进一步加剧了这种相互影响。为了保证各种设备正常的工作,电磁兼容问题已不容小觑。我们有必要对各种性质的干扰源产生的干扰进行理论分析,对相应的屏蔽措施进行深入探讨,以得到最佳的抗干扰效果。同时分析影响电子设备屏蔽效能的主要因素,对实践中可能出现的问题给出特殊具体的屏蔽方法。 目前,经过科研人员的不懈努力,我国在电磁屏蔽方面取得了显著成绩。据2009年新华网新闻报道:《解放军列装高性能屏蔽布可应对电磁武器攻击》,说我们的军队成功地研制了高性能电磁屏蔽布,目前该成果已定型列装部队,壮大了我们国家的军事力量。同年时期,华夏高科技产业创新奖评审委员会组织,对“电磁屏蔽用碳纤维复合颗粒料与复合材料的研发”项目进行了成果鉴定并通过鉴定。在生活中用到屏蔽的例子也不少见,如电子仪器设备外面的金属罩,通讯电缆外面包的铅皮,高压带电作业(500千伏带电作业用的屏蔽服),汽车外的天线,有线电视信号线,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"等等真是屡见不鲜。

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