2021年电磁屏蔽基本原理介绍

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电磁屏蔽原理

电磁屏蔽原理

电磁屏蔽原理
电磁屏蔽是一种能有效抑制外界电磁波干扰的技术,它通常用于电子设备的数据传输,保证信号完整无损地传输到目标位置。

今天,电磁屏蔽技术已经在电子行业广泛应用,比如电脑、手机、手表、汽车电子、数码产品等。

本文将着重介绍电磁屏蔽的原理,并分析其优缺点。

电磁屏蔽原理如下:一是屏蔽器,其作用是将有害的电磁辐射阻隔在室内,从而确保设备不受外界干扰;二是金属屏蔽器,其作用是把外来电磁波撞击在金属外壁上,使它们不能进入室内,从而减少了干扰;三是电磁屏蔽布,它可以有效阻止电磁波射透,并降低电磁波传播的距离,使室内内部设备有效地保护。

电磁屏蔽技术的优点是:一是保护性很强,可以有效防止外界电磁辐射对设备的伤害;二是可以减少电磁波的距离,并有效抑制电磁波的传播;三是能够提高设备的可靠性,确保信号可靠有效地传输到目标位置;四是为用户提供防止电磁辐射伤害的安全机制,保护用户的身体健康,同时也能有效减少一些由电磁辐射引起的设备故障。

而电磁屏蔽技术的缺点也是显而易见的:一是电磁屏蔽技术的实施需要一定的成本,而且可能要重新设计电子设备的外壳,从而增加了设备成本;二是电磁屏蔽的规格较高,在设计过程中,可能会出现不同的技术问题,从而导致设备性能的降低;三是电磁屏蔽技术在某些环境中并不完美,比如在低频电磁场中,它可能无法有效阻挡外界电磁辐射,从而出现设备故障。

综上所述,电磁屏蔽是一种有效的技术手段,它可以阻挡外界的电磁辐射,保护室内设备的完整性,并提高设备的可靠性,为用户提供更加安全的环境。

但是,电磁屏蔽技术也有一定的局限性,它需要花费一定的成本,而且在特定环境下也可能不能完全阻挡外界电磁辐射,因此需要设计者在进行电磁屏蔽设计之前,要对不同环境进行全面研究和分析。

电磁屏蔽原理及其常见材料介绍

电磁屏蔽原理及其常见材料介绍

电磁屏蔽原理及其常见材料介绍屏蔽原理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。

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。

电磁屏蔽基本原理

电磁屏蔽基本原理

电磁屏蔽基本原理(总2页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面,使用请直接删除1、电磁屏蔽基本原理如图1所示电磁屏蔽的基本原理是:采用低电阻的导体材料,并利用电磁波在屏蔽导体表面的反射和在导体内部的吸收以及传输过程中的损耗而使电磁波能量的继续传递受到阻碍,起到屏蔽作用。

某些屏蔽材料可将大部分入射波反射掉,利用内部吸收及多重反射损耗掉部分进入材料的电磁波,只允许极少量的电磁波透过材料继续传播。

钢金属结构就起到了电磁屏蔽的作用,会大大影响附近基站对楼内的信号覆盖强度,下面用具体公式证明这一点。

钢金属结构对电磁波的损耗主要由反射损耗和吸收损耗组成。

吸收损耗是指电磁波穿过屏蔽罩时能量损耗的数量,吸收损耗计算公式为:AdB=(f×σ×μ) /2×t其中 f:频率(MHz) μ:金属导磁率σ:金属导电率 t:屏蔽罩厚度联通附近基站使用的频率是900MHz,钢的导磁率约为450×10-4左右,钢的导电率约为×10-5左右,钢结构厚度约为米左右。

将上述参数代入公式,吸收损耗约为31dB。

反射损耗(近场)的大小取决于电磁波产生源的性质以及与波源的距离。

对于杆状或直线形发射天线而言,离波源越近波阻越高,反射损耗随波阻与屏蔽阻抗的比率变化,因此它不仅取决于波的类型,而且取决于屏蔽罩与波源之间的距离。

近场反射损耗可按下式计算RdB=168+10×lg(σ/μrf)其中 r:波源与屏蔽之间的距离,估算取为200米。

将参数代入公式,得到反射损耗为。

因此,由于钢金属结构引起的损耗为吸收损耗和反射损耗之和,即为,再加上建筑物其他混凝土结构的损耗20dB,总损耗约为97dB。

2、链路预算下行链路(DownLink)是指基站发,移动台接收的链路。

上行链路(UpLink)是指移动台发,基站接收的链路。

对于GSM900M系统的上下行链路,按照链路预算公式,计算后建筑物内信号电平值为-99dBm左右,基本无法满足正常的通话需求。

电磁屏蔽基本原理介绍

电磁屏蔽基本原理介绍

电磁屏蔽基本原理介绍电磁屏蔽是指通过采取一定的措施,将电磁辐射或电磁波的干扰降至可接受的水平的过程。

在现代社会中,电磁辐射已经成为无处不在的存在,如电视、手机、电脑等电子设备都会产生电磁辐射。

然而,过高的电磁辐射会对人体和其他电子设备造成不良影响,因此电磁屏蔽就显得尤为重要。

电磁屏蔽的基本原理可以归纳为两个方面:屏蔽材料和屏蔽结构。

1. 屏蔽材料:屏蔽材料是指用于隔离电磁辐射的材料,常见的屏蔽材料包括金属、导电涂料、导电纤维等。

这些材料具有良好的导电性能,能够吸收或反射电磁波,从而降低电磁辐射的强度。

金属是一种常用的屏蔽材料,如铜、铝等。

金属具有良好的导电性和反射性,能够有效地吸收和反射电磁波。

常见的金属屏蔽材料有金属屏蔽罩、金属屏蔽板等。

导电涂料是一种将导电材料加入到涂料中形成的涂层,具有良好的导电性能。

通过在电子设备的外壳或电路板上涂覆导电涂料,可以形成一层导电膜,起到屏蔽电磁辐射的作用。

导电纤维是一种将导电材料织入纤维中形成的材料,具有良好的导电性能和柔软性。

导电纤维可以用于制作电磁屏蔽布料,可以用于制作电子设备的屏蔽罩或服装等。

2. 屏蔽结构:屏蔽结构是指通过设计合理的结构来实现电磁屏蔽的效果。

常见的屏蔽结构包括屏蔽罩、屏蔽壳、屏蔽膜等。

屏蔽罩是一种金属或导电塑料制成的外壳,可以将电子设备完全包裹在内,从而阻挡电磁波的传播。

屏蔽罩通常具有开口和连接器,以便电子设备与外界进行通信。

屏蔽壳是一种金属或导电塑料制成的外壳,可以将电子设备的关键部件包裹在内,从而阻挡电磁波的干扰。

屏蔽壳通常具有开口和密封装置,以便维修和保养。

屏蔽膜是一种将导电材料涂覆在基材上形成的薄膜,可以用于电子设备的屏蔽。

屏蔽膜具有柔软性和可塑性,可以根据需要进行剪裁和粘贴,方便实现电磁屏蔽。

总结:电磁屏蔽是通过屏蔽材料和屏蔽结构来降低电磁辐射的干扰。

屏蔽材料具有良好的导电性能,能够吸收或反射电磁波;屏蔽结构通过设计合理的结构来实现电磁屏蔽的效果。

电磁屏蔽的基本概念和原理(一)

电磁屏蔽的基本概念和原理(一)

电磁屏蔽的基本概念和原理(一)电磁屏蔽的基本概念和原理1. 电磁屏蔽是什么?电磁屏蔽是指利用物理或电子技术,以降低或消除电磁波辐射对设备或环境的干扰或损害的一种方法。

通过采用适当的材料或结构,电磁屏蔽可以将电磁波的能量吸收或反射,从而达到屏蔽的效果。

2. 电磁波的基本概念•电磁波是由电场和磁场交替变化所产生的一种波动现象。

•电磁波具有一定的频率和波长,广泛存在于我们的生活中,如无线电波、微波、可见光、X射线等。

3. 电磁波的传播特性•电磁波具有辐射性和穿透性,可以在空气和真空中传播,也可以穿透一些材料。

•电磁波会通过与之相互作用的物体产生反射、折射、散射等现象,从而影响设备的正常工作。

4. 电磁屏蔽的原理电磁屏蔽主要依赖于两个原理:吸收和反射。

4.1 吸收原理•电磁屏蔽材料可以通过吸收电磁波的能量来实现屏蔽作用。

•一些特殊的材料,如铁、镍、铜等,对电磁波的能量具有较好的吸收能力。

•这些材料在电磁波作用下产生涡流和电荷运动,从而将电磁波的能量转化为热能。

4.2 反射原理•电磁屏蔽材料可以通过反射电磁波的能量来实现屏蔽作用。

•一些金属材料,如铝、钢铁等,对电磁波具有较好的反射能力。

•这些材料可以将电磁波的能量反射回源头,从而减少对其他设备或环境的干扰。

5. 电磁屏蔽的应用电磁屏蔽广泛应用于各个领域,包括通信、电子设备、军事、医疗等。

•在通信领域,电磁屏蔽可以避免无线电波的相互干扰,保证通信的质量和可靠性。

•在电子设备中,电磁屏蔽可以避免电磁波对电子元件的损坏或干扰,提高设备的性能和寿命。

•在军事领域,电磁屏蔽具有重要的战术和战略意义,可以保护敏感设备和通信的安全。

•在医疗领域,电磁屏蔽可以避免医疗设备对患者产生干扰或损害,确保医疗的安全和准确性。

6. 总结电磁屏蔽作为一种重要的技术手段,可以有效降低电磁辐射对设备和环境的干扰或损害。

通过吸收和反射原理,电磁屏蔽材料能够将电磁波的能量转化为其他形式,从而实现屏蔽的效果。

电磁屏蔽机理

电磁屏蔽机理

电磁屏蔽是指通过设计和使用特定的材料或结构来阻挡电磁波的传播。

电磁波是一种由电场和磁场相互作用而产生的能量波动,它在空间中传播,且速度与光速相等。

电磁屏蔽的机理涉及到电磁波的特性和材料的特性。

一般来说,电磁波在遇到材料时,会发生反射、穿透或吸收。

其中,反射是指电磁波遇到材料表面时发生反弹,穿透是指电磁波能够穿过材料而不改变方向,吸收是指电磁波被材料吸收并转化为热能或其他形式的能量。

电磁屏蔽的主要机理包括以下几种:
反射:当电磁波遇到屏蔽材料时,一部分电磁波会被材料表面反射回去,从而减少电磁波的传播。

吸收:屏蔽材料中的电离子或分子可以吸收电磁波的能量,并将其转化为热能或其他形式的能量,从而减少电磁波的传播。

散射:当电磁波遇到屏蔽材料中的不均匀性或粗糙表面时,会发生散射现象,从而减少电磁波的传播。

屏蔽器结构:屏蔽器的设计结构也可以对电磁波的传播产生影响。

例如,金属屏蔽器可以通过金属导体形成的屏蔽结构来阻挡电磁波的传播。

总的来说,电磁屏蔽的机理涉及到材料的吸收、反射和散射等特性,以及屏蔽器的设计结构。

电磁屏蔽原理

电磁屏蔽原理

电磁屏蔽原理
电磁屏蔽原理是指将电磁波传播的能量限制在一个特定的区域内,防止其对周围设备和系统产生干扰的方法。

电磁波是由电场和磁场相互作用形成的波动现象,如无线电波、微波、红外线等。

当电磁波遇到各种物体时,会发生折射、反射、透射和吸收等现象。

电磁屏蔽原理就是通过选用适当的材料和结构,降低电磁波的传播能量,使其无法穿过屏蔽结构,从而达到屏蔽的效果。

电磁屏蔽的常用材料包括金属、导电涂层、电导纤维等。

金属是最常见的屏蔽材料,由于其具有良好的导电性能,能够吸收和反射电磁波。

导电涂层则是在物体表面喷涂一层导电材料,形成导电薄膜,起到屏蔽电磁波的作用。

电导纤维是一种导电纤维材料,其纤维表面被导电涂层包覆,可用于制作柔性屏蔽材料。

除了材料选择外,屏蔽结构的设计也是实现电磁屏蔽的关键。

常见的屏蔽结构包括金属屏蔽箱、金属网格、金属箔等。

金属屏蔽箱是用金属材料构成的封闭结构,能够有效地阻挡电磁波的传播。

金属网格则是将金属线或金属薄片编织而成,可以成为一种透明且有效的屏蔽结构。

金属箔是一层薄的金属膜,可以贴附于物体表面,起到屏蔽电磁波的作用。

总之,电磁屏蔽通过选择合适的材料和设计屏蔽结构,可以有效地限制电磁波的传播范围,以减少干扰并保护周围设备和系统的正常运行。

电磁屏蔽效能原理

电磁屏蔽效能原理

电磁屏蔽效能原理
电磁屏蔽效能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。

电磁屏蔽与屏蔽体接地与否并没有关系。

真正影响屏蔽体屏蔽效能的只有两个因素:一个是整个屏蔽体表面必须是导电连续的,另一个是不能有直接穿透屏蔽体的导体。

屏蔽体上有很多导电不连续点,最主要的一类是屏蔽体不同部分结合处形成的不导电缝隙。

这些不导电的缝隙就产生了电磁泄漏,如同流体会从容器上的缝隙上泄漏一样。

解决这种泄漏的一个方法是在缝隙处填充导电弹性材料,消除不导电点。

这就像在流体容器的缝隙处填充橡胶的道理一样。

这种弹性导电填充材料就是电磁密封衬垫。

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在电子设备及电子产品中,电磁干扰(Electromagnetic Interference)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。

在当前电磁频谱日趋密集、单位体积内电磁功率密度急剧增加、高低电平器件或设备大量混合使用等因素而导致设备及系统电磁环境日益恶化的情况下,其重要性就显得更为突出。

欧阳光明(2021.03.07)屏蔽是通过由金属制成的壳、盒、板等屏蔽体,将电磁波局限于某一区域内的一种方法。

由于辐射源分为近区的电场源、磁场源和远区的平面波,因此屏蔽体的屏蔽性能依据辐射源的不同,在材料选择、结构形状和对孔缝泄漏控制等方面都有所不同。

在设计中要达到所需的屏蔽性能,则需首先确定辐射源,明确频率范围,再根据各个频段的典型泄漏结构,确定控制要素,进而选择恰当的屏蔽材料,设计屏蔽壳体。

屏蔽体对辐射干扰的抑制能力用屏蔽效能SE(Shielding Effectiveness)来衡量,屏蔽效能的定义:没有屏蔽体时,从辐射干扰源传输到空间某一点(P)的场强1(1)和加入屏蔽体后,辐射干扰源传输到空间同一点(P)的场强2(2)之比,用dB(分贝)表示。

图1 屏蔽效能定义示意图屏蔽效能表达式为 (dB) 或(dB)工程中,实际的辐射干扰源大致分为两类:类似于对称振子天线的非闭合载流导线辐射源和类似于变压器绕组的闭合载流导线辐射源。

由于电偶极子和磁偶极子是上述两类源的最基本形式,实际的辐射源在空间某点产生的场,均可由若干个基本源的场叠加而成(图2)。

因此通过对电偶极子和磁偶极子所产生的场进行分析,就可得出实际辐射源的远近场及波阻抗和远、近场的场特性,从而为屏蔽分类提供良好的理论依据。

图2 两类基本源在空间所产生的叠加场远近场的划分是根据两类基本源的场随1/r(场点至源点的距离)的变化而确定的,为远近场的分界点,两类源在远近场的场特征及传播特性均有所不同。

表1 两类源的场与传播特性场源类型近场()远场( )场特性传播特性场特性传播特性电偶极子非平面波以衰减平面波以衰减磁偶极子非平面波以衰减平面波以衰减波阻抗为空间某点电场强度与磁场强度之比,场源不同、远近场不同,则波阻抗也有所不同,表2与图3分别用图表给出了的波阻抗特性。

表2 两类源的波阻抗场源类型波阻抗(Ω)近场()远场()电偶极子120π120π磁偶极子120π120π能量密度包括电场分量能量密度和磁场分量能量密度,通过对由同一场源所产生的电场、磁场分量的能量密度进行比较,可以确定场源在不同区域内何种分量占主要成份,以便确定具体的屏蔽分类。

能量密度的表达式由下列公式给出:电场分量能量密度磁场分量能量密度场源总能量密度表3 两类源的能量密度能量密度比较场源类型近场()远场()电偶极子磁偶极子表3给出了两种场源在远、近场的能量密度。

从表中可以看出,两类源的近场有很大的区别,电偶极子的近场能量主要为电场分量,可忽略磁场分量;磁偶极子的近场能量主要为磁场分量,可忽略电场分量;两类源在远场时,电场、磁场分量均必须同时考虑。

屏蔽类型依据上述分析可以进行以下分类:表4 屏蔽分类场源类型近场()远场()电偶极子(非闭合载流导线)电屏蔽(包括静电屏蔽)电磁屏蔽磁偶极子(闭合载流导线)磁屏蔽(包括恒定磁场屏蔽)电磁屏蔽电屏蔽的实质是减小两个设备(或两个电路、组件、元件)间电场感应的影响。

电屏蔽的原理是在保证良好接地的条件下,将干扰源所产生的干扰终止于由良导体制成的屏蔽体。

因此,接地良好及选择良导体做为屏蔽体是电屏蔽能否起作用的两个关键因素。

磁屏蔽的原理是由屏蔽体对干扰磁场提供低磁阻的磁通路,从而对干扰磁场进行分流,因而选择钢、铁、坡莫合金等高磁导率的材料和设计盒、壳等封闭壳体成为磁屏蔽的两个关键因素。

电磁屏蔽的原理是由金属屏蔽体通过对电磁波的反射和吸收来屏蔽辐射干扰源的远区场,即同时屏蔽场源所产生的电场和磁场分量。

由于随着频率的增高,波长变得与屏蔽体上孔缝的尺寸相当,从而导致屏蔽体的孔缝泄漏成为电磁屏蔽最关键的控制要素。

屏蔽体的泄漏耦合结构与所需抑制的电磁波频率密切相关,三类屏蔽所涉及的频率范围及控制要素如表5所示:表5 泄漏耦合结构与控制要素实际屏蔽体上同时存在多个泄漏耦合结构(n个),设机箱接缝、通风孔、屏蔽体壁板等各泄漏耦合结构的单独屏蔽效能(如只考虑接缝)为SEi(i=1,2,…,n),则屏蔽体总的屏蔽效能由上式可以看出,屏蔽体的屏蔽效能是由各个泄漏耦合结构中产生最大泄漏耦合的结构所决定的,即由屏蔽最薄弱的环节所决定的。

因此进行屏蔽设计时,明确不同频段的泄漏耦合结构,确定最大泄漏耦合要素是其首要的设计原则。

在三类屏蔽中,磁屏蔽和电磁屏蔽的难度较大。

尤其是电磁屏蔽设计中的孔缝泄漏抑制最为关键,成为屏蔽设计中应重点考虑的首要因素。

图4 典型机柜结构示意图根据孔耦合理论,决定孔缝泄漏量的因素主要有两个:孔缝面积和孔缝最大线度尺寸。

两者皆大,则泄漏最为严重;面积小而最大线度尺寸大则电磁泄漏仍然较大。

图4所示为一典型机柜示意图,上面的孔缝主要分为四类:●机箱(机柜)接缝该类缝虽然面积不大,但其最大线度尺寸即缝长却非常大,由于维修、开启等限制,致使该类缝成为电子设备中屏蔽难度最大的一类孔缝,采用导电衬垫等特殊屏蔽材料可以有效地抑制电磁泄漏。

该类孔缝屏蔽设计的关键在于:合理地选择导电衬垫材料并进行适当的变形控制。

●通风孔该类孔面积和最大线度尺寸较大,通风孔设计的关键在于通风部件的选择与装配结构的设计。

在满足通风性能的条件下,应尽可能选用屏效较高的屏蔽通风部件。

●观察孔与显示孔该类型孔面积和最大线度尺寸较大,其设计的关键在于屏蔽透光材料的选择与装配结构的设计。

●连接器与机箱接缝这类缝的面积与最大线度尺寸均不大,但由于在高频时导致连接器与机箱的接触阻抗急剧增大,从而使得屏蔽电缆的共模传导发射变大,往往导致整个设备的辐射发射出现超标,为此应采用导电橡胶等连接器导电衬垫。

综上所述,孔缝抑制的设计要点归纳为:●合理选择屏蔽材料;●合理设计安装互连结构。

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,因此不需要对电路做任何修改。

1 选择屏蔽材料屏蔽体的有效性用屏蔽效能来度量。

屏蔽效能是没有屏蔽时空间某个位置的场强E1与有屏蔽时该位置的场强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至百万分之一,因此通常用分贝来表述屏蔽效能,这时屏蔽效能的定义公式为:SE = 20 lg ( E1/ E2 ) (dB) 用这个定义式只能测试屏蔽材料的屏蔽效能,而无法确定应该使用什么材料做屏蔽体。

要确定使用什么材料制造屏蔽体,需要知道材料的屏蔽效能与材料的什么特性参数有关。

工程中实用的表征材料屏蔽效能的公式为:SE = A + R (dB) 式中的A称为屏蔽材料的吸收损耗,是电磁波在屏蔽材料中传播时发生的,计算公式为:A=3.34t(fμrσr)(dB) t = 材料的厚度,μr = 材料的磁导率,σr = 材料的电导率,对于特定的材料,这些都是已知的。

f = 被屏蔽电磁波的频率。

式中的R称为屏蔽材料的反射损耗,是当电磁波入射到不同媒质的分界面时发生的,计算公式为:R=20lg(ZW/ZS)(dB)式中,Zw=电磁波的波阻抗,Zs=屏蔽材料的特性阻抗。

电磁波的波阻抗定义为电场分量与磁场分量的比值:Zw = E / H。

在距离辐射源较近(<λ/2π,称为近场区)时,波阻抗的值取决于辐射源的性质、观测点到源的距离、介质特性等。

若辐射源为大电流、低电压(辐射源电路的阻抗较低),则产生的电磁波的波阻抗小于377,称为低阻抗波,或磁场波。

若辐射源为高电压,小电流(辐射源电路的阻抗较高),则波阻抗大于377,称为高阻抗波或电场波。

关于近场区内波阻抗的具体计算公式本文不予论述,以免冲淡主题,感兴趣的读者可以参考有关电磁场方面的参考书。

当距离辐射源较远(>λ/2π,称为远场区)时,波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。

屏蔽材料的阻抗计算方法为:|ZS|=3.68×10-7(fμr/σr) (Ω) f=入射电磁波的频率(Hz),μr=相对磁导率,σr=相对电导率从上面几个公式,就可以计算出各种屏蔽材料的屏蔽效能了,为了方便设计,下面给出一些定性的结论。

●在近场区设计屏蔽时,要分别考虑电场波和磁场波的情况;●屏蔽电场波时,使用导电性好的材料,屏蔽磁场波时,使用导磁性好的材料;●同一种屏蔽材料,对于不同的电磁波,屏蔽效能使不同的,对电场波的屏蔽效能最高,对磁场波的屏蔽效能最低,也就是说,电场波最容易屏蔽,磁场波最难屏蔽;●一般情况下,材料的导电性和导磁性越好,屏蔽效能越高;●屏蔽电场波时,屏蔽体尽量靠近辐射源,屏蔽磁场源时,屏蔽体尽量远离磁场源;有一种情况需要特别注意,这就是1kHz以下的磁场波。

这种磁场波一般由大电流辐射源产生,例如,传输大电流的电力线,大功率的变压器等。

对于这种频率很低的磁场,只能采用高导磁率的材料进行屏蔽,常用的材料是含镍80%左右的坡莫合金。

2 孔洞和缝隙的电磁泄漏与对策一般除了低频磁场外,大部分金属材料可以提供100dB以上的屏蔽效能。

但在实际中,常见的情况是金属做成的屏蔽体,并没有这么高的屏蔽效能,甚至几乎没有屏蔽效能。

这是因为许多设计人员没有了解电磁屏蔽的关键。

首先,需要了解的是电磁屏蔽与屏蔽体接地与否并没有关系。

这与静电场的屏蔽不同,在静电中,只要将屏蔽体接地,就能够有效地屏蔽静电场。

而电磁屏蔽却与屏蔽体接地与否无关,这是必须明确的。

电磁屏蔽的关键点有两个,一个是保证屏蔽体的导电连续性,即整个屏蔽体必须是一个完整的、连续的导电体。

另一点是不能有穿过机箱的导体。

对于一个实际的机箱,这两点实现起来都非常困难。

首先,一个实用的机箱上会有很多孔洞和孔缝:通风口、显示口、安装各种调节杆的开口、不同部分结合的缝隙等。

屏蔽设计的主要内容就是如何妥善处理这些孔缝,同时不会影响机箱的其他性能(美观、可维性、可靠性)。

其次,机箱上总是会有电缆穿出(入),至少会有一条电源电缆。

这些电缆会极大地危害屏蔽体,使屏蔽体的屏蔽效能降低数十分贝。

妥善处理这些电缆是屏蔽设计中的重要内容之一(穿过屏蔽体的导体的危害有时比孔缝的危害更大)。

当电磁波入射到一个孔洞时,其作用相当于一个偶极天线(图1),当孔洞的长度达到λ/2时,其辐射效率最高(与孔洞的宽度无关),也就是说,它可以将激励孔洞的全部能量辐射出去。

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