电磁屏蔽理论简单分析
屏蔽技术1电磁屏蔽原理屏蔽的定义利用磁性材料或者低阻课件
要达到静电屏蔽的目的， 一定要将屏蔽壳体接地
要求屏蔽外壳接地电阻愈低愈好。一般设计在1欧以下
2低频磁场屏蔽
从狭义角度，是指甚低频(VLF)和极低频(ELF)的磁场屏 蔽。
主要屏蔽机理是利用高导磁材料具有低磁阻的特性，使 磁场尽可能通过磁阻很小的屏蔽壳体，而尽量不扩散到 外部空间。屏蔽壳体对磁场起磁分路作用。其屏蔽效能 主要取决于屏蔽
在传输线上传播的理论类似，而且计算也方便，精度也高，是 当前广泛采用的一种分析方法。）
• (2)涡流效应：电磁波在金属壳体上产生感应涡流， 而这些涡流又产生了与原磁场反相的磁场，抵消削弱 了原磁场而达到屏蔽作用。（这种方法忽略磁导率的因子，
误差大，应用受到局限）
• (3)电磁矢量分析：用电磁失量方程来分析，精确度 很高。（由于计算复杂也受到一定限制）
• (2)需要设置通风孔、电缆或导线的进出孔、 照明孔、照伤孔、加水孔和电表的安装孔等； (3)为便于人们查看而留且的屏蔽不连续。这 种不连续包括紧密连接的两金属面间的接缝 (如两金属板用铆接或螺钉紧固时残留的缝隙) 和两金属扳间置入金属衬问题
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、电缆线、电源线等
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实践证明，即使非常密织的金属网，其屏蔽效能
也比金属板差很多。特别在高频时就差得很明显。
当需要100dB以上的屏蔽效能时。必须采用双层和
多层金属网屏蔽。
２．３ 屏蔽材料的选择
• １．屏蔽效能 • 屏蔽材料，其中包括小孔金属材料(如金属网、
冲孔金属板)、伪均匀金属材料(如金属化喷涂) 和实心金属材料(加金属箔、金属板等)。这些 材料可以分成两类： • 铁磁性材料和非铁磁性材料。除极簿的金属 箔以外，都可以按式
电磁屏蔽原理
电磁屏蔽原理电磁屏蔽是指采取一定的措施，使电磁辐射或电磁波无法穿透到屏蔽结构内部或从屏蔽结构内部泄漏出来，达到隔绝或减弱电磁辐射或电磁波的目的。
电磁屏蔽原理是指实现电磁屏蔽的基本原理，它是电磁兼容技术的重要内容之一。
电磁屏蔽原理的研究对于提高电磁兼容性、保障电子设备的正常工作、提高电子设备的抗干扰能力以及保障人体健康都具有十分重要的意义。
电磁屏蔽原理主要包括电磁波的传播特性、电磁波与物质相互作用的基本原理以及电磁屏蔽结构的设计原理等内容。
首先，电磁波的传播特性是电磁屏蔽原理的基础。
电磁波在空间中传播时会受到传播介质、传播距离、频率等因素的影响，了解电磁波的传播特性有助于选择合适的屏蔽材料和设计合理的屏蔽结构。
其次，电磁波与物质相互作用的基本原理是电磁屏蔽原理的重要内容。
电磁波在与物质相互作用时会发生反射、透射、吸收等现象，不同的材料对电磁波的作用方式各不相同，因此在设计电磁屏蔽结构时需要根据具体的应用场景选择合适的屏蔽材料。
最后，电磁屏蔽结构的设计原理是实现电磁屏蔽的关键。
合理的屏蔽结构设计能够有效地隔离电磁波，减少电磁辐射对周围环境和设备的影响，保障设备的正常工作和人体的健康。
在实际的电磁屏蔽设计中，需要根据具体的应用场景和要求选择合适的屏蔽材料和设计合理的屏蔽结构。
常见的电磁屏蔽材料包括金属材料、导电涂料、导电纤维布等，而常见的屏蔽结构包括屏蔽罩、屏蔽膜、屏蔽房等。
在选择屏蔽材料时需要考虑其导电性能、机械性能、加工性能等因素，而在设计屏蔽结构时需要考虑其尺寸、形状、安装方式等因素。
通过合理选择屏蔽材料和设计合理的屏蔽结构，可以有效地实现电磁屏蔽的目的，保障设备的正常工作和人体的健康。
总之，电磁屏蔽原理是实现电磁屏蔽的基础和关键，它涉及到电磁波的传播特性、电磁波与物质相互作用的基本原理以及电磁屏蔽结构的设计原理等内容。
通过深入研究电磁屏蔽原理，可以更好地理解电磁屏蔽技术的要点和关键，为实际的电磁屏蔽设计提供理论指导和技术支持。
建设电磁屏蔽机房(电磁屏蔽室)重要性及特点
建设电磁屏蔽机房重要性及特点一.电磁屏蔽的基本理论1、当电磁波到达屏蔽体表面时，尽管在屏蔽体的表面上的介质阻抗间断性不同，但它对入射的电磁波产生的反射是相同的，因此这种反射与屏蔽材料的薄厚无关。
2、入射的电磁波进入屏蔽体的能量，由于屏蔽材料的特性，电磁波要被屏蔽材料不断地反射、折射、吸收，最终使入射波的能量在屏蔽体得到衰减。
3、当折射后进入屏蔽体内入射的电磁波，由于介质表面衰减和吸收后而剩余能量，再次传波到屏蔽体的另一表面时，即当电磁波遇到屏蔽体和空气不同介质交界面，将会发生再次反射，并重新返回原屏蔽体内。
这样入射的电磁波在两个金属的交界面上进行多次重复反射，使电磁波的能量不断地衰减。
二、电磁干扰的主要原因和特点1、系统内部电磁干扰的主要原因和特点系统的测控系统由时序装置、测控电子设备、测量传感设备、执行设备、任务设备、供电设备及电缆等组成，这些电子设备安装在狭小的仪器壳体内。
当电子设备所在的测控系统中任务设备开机工作时，会出现严重干扰系统中电子设备等测控设备的正常工作。
这是由高频测控设备、任务设备和低频测控设备大量混用壳体内电磁环境明显恶化而引起的。
在系统中，电磁干扰(EMI)能量可通过传导耦合和辐射耦合两种形式传输到设备内部。
2、外部电磁干扰的主要原因和特点当系统在执行任务状态时，由于大量的电子设备开机工作，产生了大量的电磁信号，使区域内的电磁环境十分复杂，这些电磁干扰信号严重干扰电子设备的工作，干扰信号通过系统壳体和电子设备壳体的孔缝耦合进入电子设备内部敏感器件和接收电路；或是通过天线、电缆导线和机壳感应进入电子设备内；或是通过电缆导线感应，然后沿导线传导进入电子设备内部；这些辐射骚扰的主要耦合途径通常是：闭合回路耦合、导线感应耦合、天线耦合和孔缝耦合。
3、屏蔽分析实心金属板屏蔽基本原理是：当辐射场通过屏蔽体时一部分RF能量被屏蔽机壳的表面反射回去，一部分在穿透屏蔽体的过程中被吸收了，其余的能量穿透屏蔽体进入另一侧。
电磁屏蔽基本原理介绍
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。
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。
电磁屏蔽原理及材料分析初探
电磁屏蔽原理及材料分析初探摘要：简单介绍了电磁屏蔽原理，并对电磁屏蔽进行分类，在此基础上，主要介绍了常用的电磁屏蔽材料。
关键词：电磁屏蔽原理材料电子设备工作时，会受到各种电磁干扰(electro-magnetic interference)，包括自身的干扰和来自其它设备的干扰，同时也会对其它设备产生电磁干扰。
电磁干扰若超过了设备的允许值，就会影响设备的正常工作。
电磁屏蔽有2个目的，一方面能防止干扰源对设备或系统内部产生有害影响，另一方面也可以防止设备或系统内有害的电磁辐射向外传播。
为了满足这些设备对电磁干扰屏蔽的需要，在过去的几年中人们开发了大批新的改良的产品。
1.电磁屏蔽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。
电磁屏蔽效能是在电磁场中同一地点无屏蔽时的电磁场强度与加屏蔽体后的电磁场强度之比。
常用分贝数(db)表示。
屏蔽效能se 又包括吸收损失a、反射损失r和多次反射损失b组成。
如图1所示。
即se＝a+r＝b根据屏蔽的工作原理可将屏蔽分为以下3大类：电场屏蔽、磁场屏蔽及电磁场屏蔽。
1.1电场屏蔽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，可将其视为分布电容间的耦合。
为消除或抑制这种干扰，要进行电场屏蔽。
其设计应遵从的原则是：(1)屏蔽体要尽量靠近受保护物，而且屏蔽体的接地必须良好；(2)屏蔽效果的好坏与屏蔽体的形状有着最直接的关系。
屏蔽体如果能够做成全封闭的金属盒最好，但在工程实践中还需要根据实际情况而定；(3)屏蔽体的材料要以良导体为好，对厚度没有严格的要求，只要有足够的强度即可。
1.2磁场屏蔽当干扰源以电流的形式出现时，此电流所产生的磁场通过互感耦合对邻近信号形成干扰。
此时，为了抑制干扰，要施行磁场屏蔽。
电磁屏蔽理论发展历程
电磁屏蔽理论发展历程电磁屏蔽是指利用特定材料和结构来阻挡电磁波的传播，以保护敏感设备和人员免受电磁辐射的危害。
电磁屏蔽理论的发展经历了多个阶段，以下将从早期研究开始，分析电磁屏蔽的理论发展历程。
早期，人们对电磁波的屏蔽主要是通过利用金属材料来实现。
19世纪末，人们发现金属能够有效地阻挡电磁波的传播，因此开始重点研究金属屏蔽结构。
当时，屏蔽结构的设计主要是基于几何形状，通过控制金属的几何特性来实现电磁波的屏蔽效果。
这种方法虽然能够实现一定程度的屏蔽效果，但由于金属的导电性和尺寸限制，其屏蔽性能往往不太理想。
20世纪初期，人们开始研究电磁屏蔽材料的发展。
1923年，德国物理学家戈特费洛斯提出了金属网格结构，通过调节网格的周期和尺寸，可以实现对特定频率电磁波的屏蔽效果。
这一发现为后来的屏蔽理论研究奠定了基础，同时也为电磁屏蔽材料的发展提供了新的思路。
20世纪50年代，随着电子技术的迅速发展，电子设备越来越小型化，同时对电磁屏蔽的要求也越来越高。
于是，人们开始研究纳米材料在电磁屏蔽中的应用。
纳米材料具有较大的比表面积和丰富的界面能，可以吸收和散射电磁波。
通过调节纳米材料的成分、形态和分布，可以实现对不同频率电磁波的屏蔽效果。
因此，纳米材料被广泛应用于电磁屏蔽材料的研究和制备中。
近年来，随着电子通信技术的快速发展，5G、物联网等新一代无线通信技术的兴起，电磁屏蔽的研究又取得了新的突破。
现代电磁屏蔽材料的研究不再局限于单一材料的开发，而是基于复合材料的设计和制备。
复合材料可以通过调节不同材料的配比、分布和形态，实现更好的屏蔽性能和更广泛的应用范围。
此外，人工合成材料、超材料、等离子体材料等新材料的研究也为电磁屏蔽的理论和应用提供了新的思路和方法。
总体来看，电磁屏蔽理论的发展历程经历了从金属屏蔽结构到电磁屏蔽材料的转变，从宏观几何形状到微观结构的改变，从单一材料到复合材料的发展。
电磁屏蔽理论的研究不仅推动了电磁屏蔽材料的制备和应用，还为电磁波的控制和应用提供了新的思路和方法。
电磁屏蔽的工作原理是什么？
电磁屏蔽的工作原理是什么？
电磁屏蔽是用屏蔽体阻止高频电磁场在空间传播的一种措施。
电磁波在通过金属或对电磁波有衰减作用的阻挡层时，会受到一定程度的衰减，说明该阻挡层材料有屏蔽作用。
材料的屏蔽效能与电磁波的自身特性及材料的性质有关。
电磁屏蔽机理常用分析方法有3种：借助电路理论，即电磁感应原理，通过涡流的屏蔽效应阐述电磁屏蔽的机理；根据电磁场理论，计算电磁波在不同传播媒介的分界面及媒质内部传输时产生的反射与衰减；根据传输线理论，行波在有耗非均匀传输线中会反射与损耗，这与电磁波在通过金属时的现象相似，用它计算屏蔽材料的反射与衰减，比经典的电磁场理论更为简便。
随着数值计算方法的不断完善，有限元法及有限时域差分法已开始被用于复杂屏蔽体效能的计算。
一、涡流的屏蔽效应
当交变电磁场通过金属材料表面或由金属材料所包围的孔眼时，金属材料会因感应电动势形成涡流，这涡流所产生的磁场恰好与原来的磁场方向相反，抵消了部分原磁场，从而起到屏蔽作用。
金属材料的颠倒率越高，产生的涡流越大，屏蔽作用越好。
实质是金属材料具有一定的电阻，涡流所产生的焦耳热消耗了入射电磁场的能量，起到屏蔽作用。
1、屏蔽体外侧。
由线圈工作电流产生的磁力线和由屏蔽体感生电流产生。
低频电磁场的屏蔽分析
低频电磁场的屏蔽分析1对于许多人而言，低频磁场干扰是一种最难对付的干扰，这种干扰是由直流电流或交流电流产生的。
例如，由于炼钢的感应炉中有数万安培的电流，会在周围产生很强的磁场，这个强磁场会使控制系统中的磁敏感器件失灵，最常见的磁敏感设备是彩色CRT显示器。
在磁场的作用下，显示器屏幕上的图象会发生抖动、图象颜色会失真，导致显示质量严重降低，甚至无法使用。
低频磁场往往随距离的衰减很快，因此在很多场合，将磁敏感器件远离磁场源是一个减小磁场干扰的十分有效的措施。
但当空间的限制而无法采取这个措施时，屏蔽是一个十分有效的措施。
但要注意的是，低频磁场屏蔽与与射频屏蔽是完全不同的，射频屏蔽可以用铍铜复合材料、银、锡或铝等材料，但这些材料对磁场没有任何屏蔽作用。
只有高导磁率的铁磁合金能屏蔽磁场。
1.基本原理根据电磁屏蔽的基本原理，低频磁场由于其频率低，趋肤效应很小，吸收损耗很小，并且由于其波阻抗很低，反射损耗也很小，因此单纯靠吸收和反射很难获得需要的屏蔽效能。
对这种低频磁场，要通过使用高导磁率材料提供磁旁路来实现屏蔽，如图1所示。
由于屏蔽材料的导磁率很高，因此为磁场提供了一条磁阻很低的通路，因此空间的磁场会集中在屏蔽材料中，从而使敏感器件免受磁场干扰。
图1 高导磁率材料提供了磁旁路，起到屏蔽作用从这个机理上看，显然屏蔽体分流的磁场分量越多，则屏蔽效能越高。
根据这个原理，我们可以用电路的的计算方法来计算磁屏蔽效果。
用两个并联的电阻分别表示屏蔽材料的磁阻和空间的磁阻，用电路分析的方法来计算磁场的分流，由此可以计算屏蔽效果。
从公式中可以看出，屏蔽材料的导磁率越高、越厚，则屏蔽效能越高。
另外，b越小，屏蔽效能越高，这意味着，屏蔽体距离所保护的空间越近，则效果越好。
低频电磁场的屏蔽分析22.基本概念3.屏蔽材料如前所述，磁屏蔽需要高导磁率材料，满足这种要求的材料是铁镍合金，这种材料具有很高的磁导率。
一种常用的合金的化学成分如表1所示。
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随着现代科学技术的发展，各种电子电气设备为人们的日常生活及社会建设提供了很大帮助，同时由此产生的电磁辐射与干扰问题又制约着人们的生产和生活，它不仅影响通讯甚至直接威胁到人类的健康及我们赖以生存的自然环境，因此有关电磁屏蔽问题受到人们的极大关注。
所谓电磁屏蔽就是利用导电或导磁材料将电磁辐射限制在某一规定的空间范围内，按其原理可以分为电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁屏蔽。
在金属中
当 时，有 可以忽略不计。
因此SE=A+R=
下面我们主要针对一定厚度特定 的材料其屏蔽效果随电磁波频率的变化
我们取 =1 =1 f=1到1MHz的变化范围中L=10cm
图像变化是
从图像上可以看出当电磁波的频率达到100kHz时，其屏蔽效果是很好的。
小结：通过SH的最终公式我们可以知道屏蔽效果与屏蔽层厚度，电磁波频率，磁导率成正相关的。
2、波由Z2进入Z3的反射系数 ，传输系数 ：
=
3、界面2 反射波在界面1的反射系数：
4、 波进入Z2为 到界面2时
5、当 反射到界面1时
6、电磁波再经界面1反射后
如此反复经过一定时间稳定后，Z2中的正向电场强度为
可以看出这是一个等比数列，且公比小于1
所以
E穿出右界面2的强度为
总的传输系数为
同理：仿照以上电场的分析，在磁场中的总的传输系数为
图2 图3
二、稳横磁场的屏蔽
静磁屏蔽的目的是防止外界的静磁场和低频电流的磁场进入到某个需要保护的区域，其依据的原理是利用高导磁材料所具有的低磁阻特性，使磁感线大部分从磁性介质中穿过，从而导致磁场在磁性介质中明显加强,而在磁性介质所包围的区域内则明显减弱，起到屏蔽作用。如图4所示。
图4
定量分析
如下图
n为界面法线单位矢量，从介质1指向介质2，由边界条件
其中
由于在空气中
经计算得且令
可以得出
定义屏蔽效率
令
分别命名
吸收损耗
反射损耗
多次反射效应
下面分别对这三个量进行分析讨论：
（1）吸收损耗
（金属 ， ）
可以看出其频率越高吸收损耗越厉害；
（2）反射损耗
其中
在实际应用中Z1通常是空气 ，
Z2通常是金属
在低频时（ ）
可见对于反射损耗其频率越低损耗越大
（3）多次反射效应
一、静电屏蔽
1、外电场屏蔽
下图1为利用导体空腔屏蔽外部静电场的原理示意图。A为需要屏蔽的物体，S为导体屏蔽空腔，在静电平衡条件下空腔外表面两侧感应出等量异号的电荷，电力线终止于导体外表面上，整个腔为等位体，腔内无电力线，因而实现腔内物体不受外电场影响的目的。
图1
2、内电场的屏蔽
当屏蔽带电体的电场时，除了要用导体空腔将带电体屏蔽起来外，还必须将屏蔽空腔接地。图2为屏蔽腔不接地状态下的电力线分布情况，屏蔽腔的内表面感应出于带电体等量的负电荷，外表面感应出等量的正电荷。若将屏蔽腔接地，如图3所示屏蔽空腔外表面所感应的电荷将通过接地线流入大地，外部电场消失，电力线被限制在屏蔽空腔内部起到屏蔽作用。
所以
当 =0时，我们便可以得到：
（ρ+τ=1）
对于电磁波在介质中的传播规律的方程组如下：
设
解为
其中
良导体时 （ ）
电介质时
二、电磁波传输系数的一阶近似：
电磁波在穿过一介质是必遇到两个界面如下图，
它在此两个界面处的传输系数分别为
所以总的传输系数是
三、电磁波在介质中的多次反射而形成的多次反射效应：
1、波由Z1进入Z2的反射系数 ，传输系数 ：
分别是屏内的电磁场的电场和磁场的分量（由于屏腔内电磁波的多次反射效应较弱，
在此我们就将其忽略不计）
2、反射系数
3、传输系数 ，
设电磁波的传播方向与屏蔽层表面法线成θ角，
表示入射波、反射波、传输波的传送方向，
表示入射波入射角、传输波的出射角和传输波的折射角；
利用电场和磁场分量在界面切线方向连续的原理：
三、电磁屏蔽理论分析
首先我们引入几个量方便我们解决问题：
一、1、电磁波的阻抗
具有电阻的量纲，经进一步整理，
，特别的在真空中 =377 ;
这是一个很关键的中间量，在以下的计算中我们会一直借助这个量来详细的讨论平面垂直入射的电磁波的屏蔽情况。
假设
是屏蔽层外、中、腔内的波阻，屏厚L，
分别是屏外的电磁场的电场和磁场的分量，
参考文献：
杨士元《电磁屏蔽理论与实践》
刘顺华等《电磁波屏蔽及吸波材料》
杨平等《电动力学》
(1)
（2）
其中 为面电流密度，对于稳恒磁场， =0
（3）
由（2）（3），得
（4）
（5）
又 ，得
（6）
由（5）（6）得
（7）
由（7）可知当 时，得 ，从而由 得 。由此知大部分磁场能量并没有进入磁导率为 的介质中，而是存在磁导率为 的介质中。假如磁导率为 的介质做屏蔽体，磁导率为 的介质2所在空间为所要屏蔽的空间，那么介质2所在空间磁场强度大大减弱，起到屏蔽作用