屏蔽效能说课讲解

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EMC理论基础知识——电磁屏蔽理论

EMC理论基础知识——电磁屏蔽理论1、屏蔽效能的感念屏蔽是利用屏蔽体来阻挡或减小电磁能传输的一种技术，是抑制电磁干扰的重要手段之一。

屏蔽有两个目的，一是限值内部辐射的电磁能量泄漏出该内部区域，二是防止外来的辐射干扰进入某一区域。

电磁场通过金属材料隔离时，电磁场的强度将明显降低，这种现象就是金属材料的屏蔽作用。

我们可以用同一位置无屏蔽体时电磁场的强度与加屏蔽体之后电磁场的强度之比来表征金属材料的屏蔽作用，定义屏蔽效能（Shielding EffecTIveness，简称SE）：2、屏蔽体上孔缝的影响实际上，屏蔽体上面不可避免地存在各种缝隙、开孔以及进出电缆等各种缺陷，这些缺陷将对屏蔽体的屏蔽效能有急剧的劣化作用。

上节中分析的理想屏蔽体在30MHz 以上的屏蔽效能已经足够高，远远超过工程实际的需要。

真正决定实际屏蔽体的屏蔽效能的因素是各种电气不连续缺陷，包括：缝隙、开孔、电缆穿透等。

屏蔽体上面的缝隙十分常见，特别是目前机柜、插箱均是采用拼装方式，其缝隙十分多，如果处理不妥，缝隙将急剧劣化屏蔽体的屏蔽效能。

3、孔缝屏蔽的总体设计思想根据小孔耦合理论，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。

如图所示为一典型机柜示意图，上面的孔缝主要分为四类：（1）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。

（2）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。

（3）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。

电磁屏蔽技术讲义.

现代电磁屏蔽设计技术电磁屏蔽技术是电磁兼容技术的一个重要组成部分，是抑制辐射干扰的最有效手段。

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。

本章将从工程设计人员的角度出发，本着“设备所要满足的标准→屏蔽设计所要达到的屏效指标→屏蔽原理及分类→屏蔽要素及控制→屏效指标确定→屏蔽设计方法→屏蔽材料特性及应用→工程屏蔽设计”的思路，并尽量结合工程实例，来讲述现代电磁屏蔽设计技术。

1、电磁辐射相关标准与所要求的屏效1.1 军用标准及所要求的屏效衡量设备是否达到电磁兼容的要求，其主要手段是确定设备是否满足相应的电磁兼容标准。

与电磁辐射发射与敏感度相关的军用电磁兼容标准为：GJB151A(151)/152A(152)—97(86) 军用分系统或设备电磁发射与敏感度要求（测试方法）。

根据军方的要求，98年以后新签的装备按GJB151A/152A执行，98以前签订的装备按GJB151/152执行。

GJB151A/152A在GJB151/152的基础上，等效采用了MIL—STD—461D/462D，与GJB151/152相比，在测试项目、频率范围、测试环境、测试方法等方面均发生了较大的变化。

表1.1给出了GJB151A/152A与GJB151/152的比较。

两个标准中，与屏蔽有直接关系的测试项目如表1.2所示，表1.3给出的GJB151A的测试要求。

表1.1 GJB 151A,152A与GJB151，152之比较从表1.3中可以看出，RE102和RS103是各类设备必做的测试项目，(RE02和RS03也是GJB151所要求必做的测试项目)。

在实际工程中，RE02(RE102)是最难通过的项目，我们以要求最高的陆军用设备的RE02(RE102)为例子说明其屏效的指标要求。

表中，A表示该要求适用；L表示该项要求应按标准相应条款加以限制；S表示由订购单位在订购规范中对适用性和极限要求作详细规定；空白栏表示该项要求不适用。

电磁兼容讲义-屏蔽原理

接缝的连接工艺及结构对屏蔽效能的影响较大，应根据使用要求合理地设计，常用的连接方式有熔焊、点焊、铆钉和螺钉连接。熔焊时应采用与本体材料相同的焊条，使接缝具有最佳的屏蔽性能。
•点焊和铆接时，在接缝处应有足够的重叠。
•螺钉连接时，在交接处同样应有足够的重叠和尽可能小的螺钉间距。 •磁屏蔽体在机械加工全部完成之后进行退火处理。 •双层磁屏蔽。
C3
C4
C3C5 C2C5 /(C2
C5 )
(C2
C5 )
UA
在A、B间加入屏蔽金属板S以后，B的感应电压U'BS 在下述情况下可能比无屏蔽时更大。当屏蔽体离地较
远，使C3C4；若还有C3C2C5/(C2C5)，则
U B S
C5 C2＋C5
UA
6.2 电屏蔽
CБайду номын сангаас1
C'1
S
A
B
A
C3
C5
C3
UA
C4
6.2 电屏蔽
电屏蔽的实质是减小两个回路（或两个元件、组件）间电场感应的影响。
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；导体表面任何一点的电场强度矢量的方向与该点的导体平面垂直；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。
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。
6.1 屏蔽及屏蔽效能
电磁屏蔽的类型
电磁屏蔽
电场屏蔽
静电交变电屏蔽场屏蔽
磁场屏蔽
低频磁高频磁场屏蔽场屏蔽
电磁屏蔽
6.1 屏蔽及屏蔽效能

EMC2014-第6讲

静电场主动屏蔽原理
要实现静电场的有效屏蔽，屏蔽体必须接地。

电屏蔽是为了防止两个回路之间的容性耦合引起的干扰，电屏蔽由良导体材料构成。

在过渡过程中接地线中会有电流流过。

导体处于静电平衡状态，导体表面各处等电位，因此，其内部不出现电力线，理论上，屏蔽体不需要接地。

S
R
SR SR
i V C C C V +=实际上被动电场屏蔽中的屏蔽体也需要接地。

V ip
屏蔽体接地后
0→ip P SR R SR
ip C C C C V ++=2考虑到剩余电容的存在
涡流越大，屏蔽效果越好，因此应采用高导电率材料来屏蔽高频磁场。

由于高频涡流的趋肤效应，它只存在于导体表面，所以屏蔽高频磁场的材料可以很薄。

四、电磁屏蔽的原理
电磁屏蔽是指利用屏蔽体阻止高频电磁能量在。

屏蔽效能分析范文

屏蔽效能分析范文屏蔽效能分析是指通过对屏蔽效能进行评估和分析，以确定屏蔽的有效性和可行性。

在电子电磁环境中，各种电子设备与系统之间经常需要进行屏蔽，以防止干扰和干扰的产生和传播。

因此，屏蔽效能的分析对于确保电子设备和系统的正常工作非常重要。

本文将介绍屏蔽效能分析的基本原理、方法和步骤，并举例说明如何进行屏蔽效能分析。

首先，屏蔽效能分析的基本原理是通过测量和分析电子设备或系统在屏蔽条件下的性能指标来评估屏蔽的有效性。

这些性能指标包括传输损耗、反射损耗、屏蔽效能和电磁辐射等。

通过比较屏蔽前后这些性能指标的变化，可以评估屏蔽的效果和可行性。

其次，屏蔽效能分析的方法包括实验测量和数值模拟两种。

实验测量是通过使用测试设备和测量仪器对电子设备或系统进行实际的测量和测试。

这些测试包括传输损耗的测量、反射损耗的测量、电磁干扰的测量等。

数值模拟是通过使用计算机软件对电磁场的传播和分布进行模拟和计算。

这些模拟可以用于评估不同屏蔽结构和材料的屏蔽效能。

最后，屏蔽效能分析的步骤包括问题定义、测试计划设计、实验测量或数值模拟、数据分析和结果评估等。

在问题定义阶段，需要明确要解决的问题和评估的指标。

在测试计划设计阶段，需要确定测试方案和测试参数。

在实际的实验测量或数值模拟中，需要按照测试计划进行测量和模拟。

在数据分析阶段，需要对实验数据和模拟结果进行处理和分析。

在结果评估阶段，需要根据分析结果评估屏蔽的有效性和可行性。

举例来说，假设需要评估其中一种新型屏蔽材料的屏蔽效能。

首先，在问题定义阶段，需要明确评估的指标，如传输损耗、反射损耗等。

其次，在测试计划设计阶段，需要确定测试方案和测试参数，如测试频率、测试样品的尺寸和形状等。

然后，进行实验测量或数值模拟，得到测试数据或模拟结果。

最后，在数据分析和结果评估阶段，根据测试数据或模拟结果进行数据处理和分析，评估新型屏蔽材料的屏蔽效能。

总之，屏蔽效能分析是对电子设备和系统的屏蔽效能进行评估和分析的过程，通过实验测量和数值模拟等方法，评估屏蔽的有效性和可行性。

屏蔽效能分析

A
13
表2-2列出了常用金属材料对铜的相对电导率和相对磁导率。根据要求的吸收衰减量可求出屏蔽体的厚度, 由式
t
A20lge
8.69t
得
l
A
0.131 f rr
表2-2
A
14
3．电磁波的多次反射损耗
电磁波穿出屏蔽体时，在穿出面发生反射，该反射波返回进入面时再次被反射，如此反复，直到其能量被吸收至可以忽略为止。
双层编织屏蔽则可达80~90dB。
A
20
谢谢！
A
21
截止频率屏蔽效能
fc 1.5108/b SE20lg1.5108
bf
网眼宽度
(f fc时)
SE0 (f fc时)
一般，在1~100MHz内，金属屏蔽网SE=60~100dB，
玻璃夹层金属屏蔽网SE=50~90dB。
用金属丝网作窥视窗时其透明度较差。
A
19
5．薄膜及导电玻璃的影响
在玻璃或有机介质薄膜上真空蒸发或喷涂一层导电薄膜作为电磁屏蔽体，可用来代替玻璃夹层的金属丝网结构。
多次反射损耗 B2l0g1 (e2t/δ)
A
15
三屏蔽体不完整对屏蔽效果的影响
屏蔽体上总会有门、盖、仪表、开关等各种孔缝隙，以及连线穿透，这些都不同程度地破坏了屏蔽的完整性。
A
16
影响因素：开孔的最大线性尺寸（并非面积）、波阻抗、电磁波的频率等。
1．缝隙的影响
当趋肤深度δ>0.3g时
Hg H0et/g
Z1=
2r
(120 )
③ 在高阻抗电场源的近场（ r ）
2π
Z1=
Hale Waihona Puke (120) 2r2r 1

电磁干扰的抑制(屏蔽)说课材料

由于 UmS Um1
(2ba)HS2bH1
HS
2b 2ba
H1
于是有： 0H 0a20r2b 2b taH 10H 1a 0 s 1
H0 4rbt 1
H1 a(2ba)
故 SE20lg[1 4rbt ]
a(2ba)
讨论：
若 a b
若 a b
SE20lg[14ar2bt] SE20lg[12rt]
1. 使用电磁密封衬垫的主要优点降低对机械加工的要求，允许接触面有较低的平整度减少结合处的紧固螺钉，增加设备美观性和可维护性在缝隙处不会产生高频泄漏
电磁屏蔽技术
2. 使用电磁密封衬垫的场合
要求机箱的屏蔽效能大于40dB 机箱结合面的缝隙长度超过λ/20 设备的发射或敏感频率超过100MHz 无法采用机械加工来得到更好的导电连续性结合面采用了不同材料，而且设备要在恶劣环境下工作需要对环境采取密封措施
S 2tSHS
磁压降
UmS1
RmS1 S
2
HSa 4
Q2
P2
a
从Q1 到 Q2:
RmS2
b2t
St
b
St
对于磁路C1：
S/2tSHS
UmS2
RmS2 S
2
HSb
Rm1
b2t
0(a2t)
b
0a
Um 1 1Rm 1H1b
故 Um SUm S22Um S1HS(ba 2) 1 0aH1
电磁屏蔽技术
电磁屏蔽技术
3. 结构的完整性设计
1) 多层设计 2) 缝隙屏蔽增加深度加装导电衬垫
3) 通风孔加装金属丝网罩；打孔金属板；蜂窝形通风板
4. 校验屏蔽效能

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导体
直接影响屏蔽效果。下面通过等
效电路来说明影响涡流大小的因
素。把屏蔽壳体看成是一匝线圈不正确
根据磁路理论，磁路上a，b两点间的磁位差为
a
U R
H.dl
m
m mb
（2-6）
R 式中，为a,b之间的磁阻为；通过磁路的磁通量。
m
m
B.dl ms
（2-7）
式中 S为，磁路的截 B为面穿 S积的过；磁感应强度
b
Rm
a H.dl SB.dl
（2-8）
若磁路截S面是均匀的，且磁场均也匀是分布的，磁场方向
给孤立的带电体以导体容器包围，然后把导体容器接地，起到屏蔽作用。被动屏蔽，当屏蔽体外部有电场干扰时，屏蔽体内部的导体为等电位体，内部空间不会出现电力线，从而实现了对外界电场的屏蔽作用。
+Q
-Q
-Q 屏蔽体B A
+Q A B
+Q
+Q
图2-1 主动静电情况 a）孤立体 b）屏蔽体B包围的情况 c）静电屏蔽
0
强度；E s 、H s 分别表示屏蔽后同一点的电场强度和磁
场强度。
由屏蔽效能的定义可知，屏蔽效能的数值越大，说明屏蔽效果越好。
电磁屏蔽
屏蔽前的场强E1
屏蔽后的场强E2
对电磁波产生衰减的作用就是电磁屏蔽, 电磁屏蔽作用的大小用屏蔽效能度量:
SE = 20 lg ( E1/ E2 )
dB
由于屏蔽体通常能将电磁波的强度衰减到原来的百分
C
（2-1）
从上式可以看出，S与C之间的分布电容越大，则C 受到的干扰电压越大。为了减少干扰，可使S与C尽量远离；当无法满足要求时，则要采用屏蔽技术。
S
AC
Us
C SC
C
C SJ
C CJ
S
C
屏
蔽
Cc
体
AC
Uc Us
J
Cc
Uc
Uj
(Zj)
Uj
图2-3 交变电场耦合电路（未加屏蔽体）
图2-4 交变电场耦合（为接地的屏蔽体）
根据屏蔽的工作原理，可将屏蔽分为电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁场屏蔽三大类。
2.1电场屏蔽
电场屏蔽简称电屏蔽，它利用与大地相连接的导体导电性良好的金属容器，使导体内部的电力线不外传，外部的电力线不内传，其目的是减少设备（或电路、组件、元件等）间的电场感应，包括静电屏蔽和交变电场屏蔽。
2.1.1静电屏蔽静电屏蔽包括主动屏蔽和被动屏蔽，主动屏蔽表示
UC
CCJUS
C C
CJ
C
（2-3）
由于金属板的尺寸远比干扰源尺寸大，C与J之
间的 C SJ 远大于C sc 。因此，在加了不接地的J后，可
能非但没有起到屏蔽作用，反而增大了干扰。当J接地后，如图2-5所示J对地的电压为
UJ ZJZJjU wC 1S SJ
.
jwCSJZJUS
（2-4）
此时电压取决于J的接地电阻，如J良好接地，
2.2.2高频磁场屏蔽
高频磁场屏蔽采用的是低电阻率的良好导体材料，
如铜、铝等。原理是利用电磁感应现象壳体表面所产生
的涡流产生的反向磁场来达到屏蔽的目的，也就是说，
利用了涡流反磁场对于元干扰磁场的排斥作用，来抵消
进入屏蔽体的磁场。
图2-6为一高频磁场屏蔽。正确由高频磁场屏蔽的原理可知，
良好
屏蔽盒上所产生的涡流的大小将
(Zj)
Uj
料，只有这样才能有效地
减少干扰。
图2-5交变电场耦合（加接地屏蔽体）
2.2磁场屏蔽
磁场屏蔽简称磁屏蔽，是用于抑制耦合实现磁隔离的技术措施。它包括低频磁屏蔽和高频磁屏蔽。
2.2.1低频磁场屏蔽低频（100kHz）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）。低频磁场屏蔽的原理是利用高磁导率的材料对于干扰磁场进行分路。要想提高磁导率的屏蔽性能，应采用高磁导率的屏蔽材料，且增大屏蔽体的壁厚。
与磁路的截面垂直上，式则可化简为
Rm
Hl BS
l
S
式中，为磁导率。
（2-9）
U R 由式（26）可见当一定时，越小，则越大。
m
m
m
由式（2 9）可见， Rm 与成反比，因而选用高导磁率
的铁磁材料做磁屏蔽时体，其磁阻很小，所大以部分
磁通流过屏蔽体。
铁磁材料只适用于低频，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很大（包括磁滞损耗和涡流损耗）。
屏蔽效能
电磁屏蔽的作用原理是屏蔽体对电磁能量的反射、吸收和引导作用，而这些作用与屏蔽结构表面和屏蔽体内所感应的电荷、电流及极化现象密切相关。
屏蔽效能
屏蔽效能定义为在电磁场中同一地点无屏蔽存在时电磁场强度与加屏蔽体后的电磁场强度之比，用 SE表示
SE E0或SE H0
ES
HS
式中，E
0
、H
分别为无屏蔽使某点的电场强度和磁场
屏蔽体B
-Q
+Q
图2-2 被动静电屏蔽
2.1.2 交变电场屏蔽
对交变电场的屏蔽原理，可以用电路理论加以解释，此时干扰源与被干扰源对象之间感应可以用分布电容描述。如图2-3所示，设有一电压为Us的交变干扰源S，在其附近有一被干扰对象（干扰接收器C），则C上感应的干扰为
UC
CSCUS
C C
SC
为了减少干扰，在两者之间加入作为屏蔽的大导电板 J，如图2-4所示，由于泄露的电力线很少，因此S与C之间的分布电容很少，可以忽略，可得
C U
SJ S
UJ
//
C C C C SJ
J
CJ
C
U
C
CCJU J
C C
CJ
C
（2-2）
从上式可以看出，C接收的干扰电压取决于J的电位Uj，以及C与J之间的分布电容。在J离地较远，且离S很近的情况下，有及，则上式可得
则 ZJ0,UJ0。在这种情况下，C感应的电压主要源
于S与C之间的分布电容，C感应的干扰电压为
C U U C C C C
'
SC S
'
SC
C
CJ
（2-5）
C' SC
C C SJ
CJ
S
C
当J很大时，C感应的干扰
屏
电压很小。
蔽
体
根据上述，屏蔽体必
AC
Us
J
Cc
Uc
须可靠的接地，且屏蔽体
Uj
必须选用导电性能好的材
之一至百万分之一，因此通常用分贝来表述。下表是
衰减量与屏蔽效能的对应关系：
无屏蔽场强：有屏蔽场强
屏蔽效能SE （dB）
10 ： 1
20
100 ： 1
40
1000 ： 1
60
10000 ： 1
80
100000 ： 1
100
1000000 ： 1
120
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，TEMPEST设备的屏蔽机箱的屏蔽效要达到80dB以上。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。