电磁兼容EMC中的屏蔽技术介绍
《电磁屏蔽技术》课件
电磁场屏蔽
总结词
通过抑制或减少电磁场的影响，保护电子设备免受干扰。
总结词
电磁场屏蔽的关键在于选择合适的导电和导磁材料、设计 合理的屏蔽结构和接地方式，以确保电子设备的正常运行 。
详细描述
电磁场屏蔽主要采用导电和导磁材料组合使用，如金属网 和铁板等，将电子设备包围起来，以同时减少外部电场和 磁场对设备内部电子元件的影响。
根据屏蔽方式的不同，电磁屏蔽技术 可分为被动屏蔽和主动屏蔽两种。
电磁屏蔽技术的原理
利用导电材料将电磁波限制在一定区 域内，阻止其传播，从而减少电磁辐 射对其他区域的影响。
电磁屏蔽技术的应用场景
电子设备
在电子设备中，电磁屏蔽技术可以用于保护敏感元件免受电磁干 扰，提高设备的稳定性和可靠性。
通信系统
在通信系统中，电磁屏蔽技术可以用于防止电磁干扰，提高信号传 输的稳定性和保密性。
新型电磁屏蔽材料的研发
总结词
随着科技的发展，新型电磁屏蔽材料不断涌现，为电磁屏蔽技术提供了更多选择 和可能性。
详细描述
新型电磁屏蔽材料通常具有更高的导电性能、更轻的重量、更好的加工性能等特 点，能够满足现代电子产品对轻薄、高性能、环保等方面的需求。目前，新型电 磁屏蔽材料主要包括金属氧化物、石墨烯、碳纳米管等。
电磁屏蔽技术的环保问题与解决方案
总结词
电磁屏蔽技术在生产和使用过程中可能会对环境产生一定的影响，需要采取相应的措施 解决环保问题。
详细描述
在生产过程中，电磁屏蔽材料可能会产生废料和污染。为了解决这一问题，可以采用环 保型的生产工艺和设备，减少废料和污染的产生。在使用过程中，电磁屏蔽设备可能会 消耗大量的能源。为了降低能耗，可以采用节能型的电磁屏蔽设备和技术，同时加强设
EMC电磁兼容PPT课件
10/700电压波，室外信号端的浪涌试验；
• 信号端测试 屏蔽线，干扰加在屏蔽层 非屏蔽线，干扰加在信号线。
1.2、8、10指波形的波前时间（us）； 50、20和700指得是波形的脉宽（us）。
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Surge：浪涌波 形
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Surge：试验现 场
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2.2 滤波器的作用
切断干扰沿信号线或电源线传播的路径，与屏蔽共同构成完善的干扰防护。
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2.3 滤波电路及常见滤波器件 低通滤波器的类型
低阻抗 Zs
ZL 低阻抗 高阻抗 Zs
ZL 高阻抗
单L型滤波电路
型滤波电路
高阻抗 Zs
ZL 高阻抗 低阻抗 Zs
ZL 低阻抗
C型滤波电路
T型滤波电路
network线路阻抗稳定网络。
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Harmonics：交流电源谐波电流
• 设备的输入电压为正弦波（50Hz 或者60Hz），当该电压的输入负 载为非线性电路时，将会使得输入 电流发生畸变，即输入电流不为正 弦波，根据傅利叶变换，非正弦波 信号在频域将会存在谐波，这些谐 波电流将会降低设备电源的使用效 率，并且会倒灌至电网，对电网产 生污染。
L
接
CX1
电N 源
E
L CX2
CY1=CY2
CY1 CY2
L 接
N设 备
E
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第三部分：线路板EMC设计技术
1. 基础知识 2. PCB分层设计 3. PCB布局设计 4. PCB布线设计
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3.1 基础知识
• 产生电磁干扰的前提条件 1）突变的电压或电流，即dV/dt 或dI/dt 很大 2）辐射天线或传导导体
EMC电磁兼容注意事项
开关电源EMI整改频段干扰原因及抑制办法开关电源EMI整改中，关于不同频段干扰原因及抑制办法：1MHZ以内----以差模干扰为主1.增大X电容量；2.添加差模电感；3.小功率电源可采用PI型滤波器处理1MHZ---5MHZ---差模共模混合采用输入端并联一系列X电容来滤除差摸干扰并分析出是哪种干扰超标并以解决，1.对于差模干扰超标可调整X电容量,添加差模电感器，调差模电感量;2.对于共模干扰超标可添加共模电感,选用合理的电感量来抑制；3.也可改变整流二极管特性来处理，换一对慢恢复的5M---以上以共摸干扰为主，采用抑制共摸的方法。
1.对于外壳接地的，在地线上用一个磁环串绕2-3圈会对10MHZ以上干扰有较大的衰减作用;2.变压器用铜箔屏蔽并闭环3. 输入并电容量加大，输出整流管吸收电路参数调整。
对于20--30MHZ，1.对于一类产品可以采用调整对地Y电容量或改变Y电容位置；2.调整原副边隔离电容；3.调整变压器的各绕组的排布。
4.改变PCB LAYOUT；5.输出电感并绕消磁6.输出整流管两端RC滤波器调整合理的参数；7.在变压器的输入电压脚加一个小电容。
8. 可以用增大MOS驱动电阻.30---50MHZ 普遍是MOS管高速开通关断引起1.可以增大驱动电阻；2.缓冲电路采用慢管；3.或者输出线前端串接一个双线并绕的小共模电感；4.在MOSFET上加一个小吸收电路；5.在母线正对地加Y电容；6.PCB心LAYOUT时大电解电容，变压器，MOS构成的电路环尽可能的小，尤其是电流采样环路；7.变压器，输出二极管，输出电容构成的电路环尽可能的小。
8. 将MOS管接到变压器的输入脚50---100MHZ 普遍是输出整流管反向恢复电流引起1.可以在整流管漏极上串磁珠；2.调整输出整流管的吸收电路参数；3.可改变一二次侧跨接Y电容支路的阻抗,如PIN脚处加BEAD CORE或串接适当的电阻；4.也可改变MOSFET，输出整流二极管的本体向空间的辐射（如铁夹卡MOSFET; 铁夹卡DIODE，改变散热器的接地点）。
电磁兼容的工程措施
电磁兼容的工程措施引言电磁兼容性（Electromagnetic Compatibility，简称EMC）是指电子设备在共享同一电磁环境中能够正常工作，同时不会产生对其他设备造成电磁干扰的能力。
为了确保设备的正常运行和通信可靠性，需要采取一系列的工程措施来增强电磁兼容性。
本文将介绍一些常见的工程措施，以帮助工程师在设计和开发电子设备时提高电磁兼容性。
电磁兼容性分析在进行电磁兼容性设计之前，首先需要进行电磁兼容性分析。
通过对电磁环境和设备的电磁特性的分析，可以确定存在的潜在问题和干扰源。
通过分析电磁传感器的输出并进行干扰源跟踪，可以确定产生干扰的频率范围和可能的干扰路径。
这为后续的工程措施提供了指导。
接地设计接地系统是电子设备中最重要的电磁兼容性设计之一。
良好的接地系统可以有效地排除设备内的电磁噪声，降低电磁辐射和敏感性。
在接地设计中，需要考虑接地回路的布线、接地电阻的选择和接地电气连接性的质量。
1.接地回路布线：接地回路应尽可能短，避免形成大的回路面积。
使用大截面的导线，以降低电阻和感抗，并且避免回路横越干扰源或敏感器件。
2.接地电阻的选择：接地电阻是接地系统中的关键要素，它决定了接地回路的效率和电流分布。
低阻值的接地电阻可以降低接地电压，提高接地系统的稳定性和抗干扰能力。
3.接地电气连接性：为了确保接地系统的良好连接，需要使用良好的接地连接器和接地夹。
这些连接器和夹子应具有低电阻和低电感的特性，以确保可靠的接地连接。
滤波器设计滤波器是用来抑制设备上电源线上的高频噪声的重要组件。
通过在电源线上添加适当的滤波器，可以有效地减少电源线上的噪声，防止其传播到其他设备上。
滤波器设计的关键要点包括滤波器类型的选择、滤波器的插入损耗和频率响应的选择。
1.滤波器类型：常见的滤波器类型包括低通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。
根据具体的应用需求和频率范围，选择适当的滤波器类型。
2.滤波器的插入损耗：滤波器的插入损耗是指在通过滤波器时电源线上信号的衰减。
电磁兼容emc概念
电磁兼容emc概念电磁兼容emc概念：EMS电磁敏感性，也有称为电磁抗扰度，是指能忍受其它电器产品的电磁干扰的程度。
因此，电磁兼容性EMC一方面要滤除从电源线上引入的外部电磁干扰（辐射+传导），另一方面还能避免本身设备向外部发出噪声干扰，以免影响同一电磁环境下其他电子设备的正常工作。
一、EMC概念介绍EMC（electromagneTIc compaTIbility）作为产品的一个特性，译为电磁兼容性；如果作为一门学科，则译为电磁兼容。
它包括两个概念：EMI和EMS。
EMI（electromagneTIcinterference）电磁干扰，指自身干扰其它电器产品的电磁干扰量。
EMS（electromagneTIcsusceptibility）电磁敏感性，也有称为电磁抗扰度，是指能忍受其它电器产品的电磁干扰的程度。
因此，电磁兼容性EMC一方面要滤除从电源线上引入的外部电磁干扰（辐射+传导），另一方面还能避免本身设备向外部发出噪声干扰，以免影响同一电磁环境下其他电子设备的正常工作。
EMC滤波器主要是用来滤除传导干扰，抑制和衰减外界所产生的噪声信号干扰和影响受到保护的设备，同时抑制和衰减设备对外界产生干扰。
而辐射干扰主要通过屏蔽的手段加以滤除。
从滤波器的功能来看，它的作用是允许某一部分频率的信号顺利的通过，而另外一部分无用频率的信号则受到较大的抑制，它实质上是一个选频电路。
而我们常见的低通滤波器功能是允许信号中的低频或直流分量通过，抑制高频分量或干扰噪声。
电源噪声干扰在日常生活中很常见。
比如你正在使用电脑的时候，当手机信号出现时，电脑音响会有杂音。
比如电话或手机通话时有嗞嗞的杂声。
又比如使用电吹风烫头发时，电视机不但会产生噪音，而且屏幕会出现很大的雪花般的条纹。
这都是一些常见的噪声信号干扰，但实际上有些干扰日常看不到，一但受到影响就有可能措手不及，甚至找不到根源。
这些噪声信号如果出现在自动化仪器，医疗仪器有可能带来极大的损失甚至生命安全。
EMC电磁兼容培训
电磁辐射可能对人体健康产生影响， 电磁兼容能够确保设备产生的电磁辐 射在安全范围内，保护人类健康。
相关法规与标准
国际法规
国际电工委员会（IEC）和国际 标准化组织（ISO）等国际组织 制定了一系列电磁兼容的国际标 准，如IEC 61000系列标准等。
国家法规
各国政府也制定了相应的电磁兼 容法规和标准，如中国的《电磁 兼容认证管理办法》和《电磁兼
某通信设备辐射发射超标问题分析与 解决。
案例二
某汽车电子系统传导发射超标问题定 位与改进。
案例三
静电放电导致某医疗设备故障的案例 分析与防护措施。
经验分享
电磁兼容设计原则与技巧，提高产品 电磁兼容性能的经验与方法。
06 电磁兼容培训总结与展望
培训内容回顾与总结
电磁兼容基本概念
电磁干扰与防护措施
介绍了电磁兼容的定义、重要性以及相关 法律法规和标准。
详细讲解了电磁干扰的来源、传播方式和 危害，以及针对不同干扰源的防护措施， 如滤波、屏蔽、接地等。
电磁辐射与防护
电磁兼容测试与评估
阐述了电磁辐射的产生机理、影响因素和 危害，以及如何通过合理布局、选用低辐 射设备等手段降低电磁辐射。
介绍了电磁兼容测试的目的、方法和流程 ，以及评估电磁兼容性能的指标和标准。
接地与布线技术
接地技术
建立低阻抗的接地系统，确保设备接地良好，降低共模干扰 。
布线技术
遵循布线规范，减少信号线与电源线的交叉，降低传导干扰 。
电磁兼容仿真与测试技术
仿真技术
利用电磁场仿真软件对电路进行建模 分析，预测电磁干扰情况。
测试技术
采用专业的EMC测试设备和方法，对 电路或系统进行电磁兼容性能测试和 评估。
六类屏蔽技术参数及介绍
六类十字骨架布线系统－C3技术为了适应网络速率飞速发展的需要，1997年9月，国际标准化组织ISO/IECJTC1/SC25/WG3提出了关于六类/ClassE和七类/ClassF布线系统的建议，带宽分别为200MHz和600MHz，并很快提出了草案。
阿尔卡特作为ISO组织的重要成员，积极推动标准化的进程。
值得注意的是，在国际标准ISO/IECIS11801中建议的是ClassE链路及信道的指标，并没有给出六类电缆或六类接插件的指标。
可见，新一代布线系统更加强调端到端的链路或信道的性能，因为六类/ClassE布线系统应用频率将达到200MHz，测试到250MHz。
在这样高的频率下，必须要求整个信道的匹配必须非常好，包括电缆与接插件之间的匹配、接插件之间的匹配等。
到目前为止，各个厂家具有不同的匹配技术，不能兼容。
所以，只有采用同一厂商的产品，才能从根本上保证链路或信道的ClassE传输性能。
耐克森双层屏蔽系统－F2TP技术耐克森（原阿尔卡特）综合布线系统开发出一套基于双层铝箔屏蔽电缆的高性能布线系统。
NEXANS的FTP电缆是在UTP电缆的外面纵包两层25um厚的铝箔，对于10MHZ 以上的电磁波，利用屏蔽层的反射，吸收及趋肤效应的机理来抵消电磁干扰及电磁辐射，频率越高，屏蔽层的效果越明显。
对于低频(<5MHZ)电磁波,则利用双绞线的平衡特性抵消。
另外，由于屏蔽层的存在，相当于在UTP周围人为地制造了对称的金属层，与外界隔离开，保证了双绞线的平衡特性不受电缆外部环境的影响。
所以，在安装时不必考虑电缆周围是否存在金属或隐蔽的地。
前面提到，UTP被金属包围会使其特性阻抗减少，造成衰减增大。
但是，FTP电缆在制造过程中已经考虑到这个因素，利用特殊的工艺加以补偿，保证FTP电缆的特性阻抗等于标称值(100，120，或150)。
实验证明，FTP电缆抵消电磁干扰及电磁辐射的能力比UTP电缆高40dB。
屏蔽布线系统的接地具有两方面的含义，即电磁接地和安全接地。
EMC专题——电磁兼容特性分析
EMC专题——电磁兼容特性分析引言随着工业现代化的迅速发展，对于电子信息装备、电力电子装备、航空/航天/船舶/车辆等装备、高端制造装备等电磁兼容性能提出了更高的要求。
如何才能有效的解决设备间的电磁兼容问题呢？解决电磁兼容问题的首要任务就是了解电磁兼容特性。
然后根据产品的适用平台及产品的电磁兼容特性，提出电磁兼容设计方案。
一方面针对电源及信号进行滤波，另一方面为箱体及线缆提供完整屏蔽。
根据产品的电路特性找出其中主要的干扰源、敏感设备及耦合路径，同时根据产品的结构特性进行分析，找出产品的电磁屏蔽薄弱环节进行电磁兼容加固。
电路特性分析电磁兼容的三要素有干扰源、敏感设备及耦合路径。
针对电路的分析主要从以上三个方面分析。
电路中主要的干扰源有大功率的电源、驱动等自身引起的干扰及数字信号的工作频率的干扰，主要的敏感源有控制信号及视频信号等。
主要的耦合路径主要为线-线及场-线耦合。
针对不同的信号类型进行详细的分析。
（1）电源模块包括整流滤波及DC/DC转换，整流滤波主要的干扰为电源模块中开关管的工作频率及高次谐波通过线缆传导及辐射产生，主要的干扰表现在几十kHz~几十MHz，见图1；主要影响CE101、CE102、RE101、RE102的测试结果。
图1 电源模块的干扰（2）信号处理板主要包括信号采集、A/D转换、通信及控制，主要干扰为数字信号的上升/下降沿及高次谐波和处理板的工作时钟；时钟干扰主要为时钟的基频及倍频，见图2；数字信号的干扰主要在几MHz~几十MHz频段范围内见图3~图6；同时信号处理板的信号也是属于敏感信号；则主要影响电磁兼容的项目有CE102、RE102、CS114、CS115。
图2 时钟信号引起的干扰图3 视频信号引起的干扰图4 网线引起的干扰图5 SDI视频信号引起的干扰图6 串口及接地引起的干扰（3）电机驱动信号的脉宽调制信号的工作频率及其谐波的干扰，通过线缆的传导及辐射，干扰主要表现在几十kHz~几百MHz频段范围内，见图7；则主要影响电磁兼容的项目有CE102、RE102、CS114、CS115。
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电场,磁场,电磁场的屏蔽其实是不同的!
磁场的屏蔽问题,是一个既具有实际意义又具有理论意义的问题.根据条件的不同,电磁场的屏蔽可分为静电屏蔽、静磁屏蔽和电磁屏蔽三种情况,这三种情况既具有质的区别,又具有内在的联系,不能混淆.
静电屏蔽
在静电平衡状态下,不论是空心导体还是实心导体;不论导体本身带电多少,或者导体是否处于外电场中,必定为等势体,其内部场强为零,这是静电屏蔽的理论基础.因为封闭导体壳内的电场具有典型意义和实际意义,我们以封闭导体壳内的电场为例对静电屏蔽作一些讨论.
(一)封闭导体壳内部电场不受壳外电荷或电场影响.
如壳内无带电体而壳外有电荷q,则静电感应使壳外壁带电.静电平衡时壳内无电场.这不是说壳外电荷不在壳内产生电场,根发电场.由于壳外壁感应出异号电荷,它们与q在壳内空间任一点激发的合场强为零.因而导体壳内部不会受到壳外电荷q或其他电场的影响.壳外壁的感应电荷起了自动调节作用.如果把上述空腔导体外壳接地,则外壳上感应正电荷将沿接地线流入地下.静电平衡后空腔导体与大地等势,空腔内场强仍然为零.如果空腔内有电荷,则空腔导体仍与地等势,导体内无电场.这时因空腔内壁有异号感应电荷,因此空腔内有电场.此电场由壳内电荷产生,壳外电荷对壳内电场仍无影响.
由以上讨论可知,封闭导体壳不论接地与否,内部电场不受壳外电荷影响. (二)接地封闭导体壳外部电场不受壳内电荷的影响.
如果壳内空腔有电荷q,因为静电感应,壳内壁带有等量异号电荷,壳外壁带有等量同号电荷,壳外空间有电场存在,此电场可以说是由壳内电荷q间接产生.也可以
说是由壳外感应电荷直接产生的.但如果将外壳接地,则壳外电荷将消失,壳内电荷q与内壁感应电荷在壳外产生电场为零.可见如果要使壳内电荷对壳外电场无影响,必须将外壳接地.这与第一种情况不同.
这里还须注意:
①我们说接地将消除壳外电荷,但并不是说在任何情况壳外壁都一定不带电.假如壳外有带电体,则壳外壁仍可能带电,而不论壳内是否有电荷.
②实际应用中金属外壳不必严格完全封闭,用金属网罩代替金属壳体也可达到类似的静电屏蔽效果,虽然这种屏蔽并不是完全、彻底的.
③在静电平衡时,接地线中是无电荷流动的,但是如果被屏蔽的壳内的电荷随时间变化,或者是壳外附近带电体的电荷随时间而变化,就会使接地线中有电流.屏蔽罩也可能出现剩余电荷,这时屏蔽作用又将是不完全和不彻底的.
总之,封闭导体壳不论接地与否,内部电场不受壳外电荷与电场影响;接地封闭导体壳外电场不受壳内电荷的影响.这种现象,叫静电屏蔽.静电屏蔽有两方面的意义:
其一是实际意义:屏蔽使金属导体壳内的仪器或工作环境不受外部电场影响,也不对外部电场产生影响.有些电子器件或测量设备为了免除干扰,都要实行静电屏蔽,如室内高压设备罩上接地的金属罩或较密的金属网罩,电子管用金属管壳.又如作全波整流或桥式整流的电源变压器,在初级绕组和次级绕组之间包上金属薄片或绕上一层漆包线并使之接地,达到屏蔽作用.在高压带电作业中,工人穿上用金属丝或导电纤维织成的均压服,可以对人体起屏蔽保护作用.在静电实验中,因地球附近存在着大约100V/m的竖直电场.要排除这个电场对电子的作用,研究电子只在重力作用下的运动,则必须有eE<meg,可算出e<="" span=""
style="overflow-wrap: break-word; margin: 0px; padding: 0px; box-sizing: border-box;"></meg,可算出e
其二是理论意义:间接验证库仑定律.高斯定理可以从库仑定律推导出来的,如果库仑定律中的平方反比指数不等于2就得不出高斯定理.反之,如果证明了高斯定理,就证明库仑定律的正确性.根据高斯定理,绝缘金属球壳内部的场强应为零,这也是静电屏蔽的结论.若用仪器对屏蔽壳内带电与否进行检测,根据测量结果进行分析就可判定高斯定理的正确性,也就验证了库仑定律的正确性.最近的实验结果是威廉斯等人于1971年完成的,指出在式
F=q1q2/r2±δ中,δ<(2.7±3.1)×10-16,
可见在现阶段所能达到的实验精度内,库仑定律的平方反比关系是严格成立的.从实际应用的观点看,我们可以认为它是正确的.
静磁屏蔽
静磁场是稳恒电流或永久磁体产生的磁场.静磁屏蔽是利用高磁导率μ的铁磁材料做成屏蔽罩以屏蔽外磁场.它与静电屏蔽作用类似而又有不同.
静磁屏蔽的原理可以用磁路的概念来说明.如将铁磁材料做成截面如图7的回路,则在外磁场中,绝大部份磁场集中在铁磁回路中.这可以把铁磁材料与空腔中的空气作为并联磁路来分析.因为铁磁材料的磁导率比空气的磁导率要大几千倍,所以空腔的磁阻比铁磁材料的磁阻大得多,外磁场的磁感应线的绝大部份将沿着铁磁材料壁内通过,而进入空腔的磁通量极少.这样,被铁磁材料屏蔽的空腔就基本上没有外磁场,从而达到静磁屏蔽的目的.材料的磁导率愈高,筒壁愈厚,屏蔽效果就愈显著.因常用磁导率高的铁磁材料如软铁、硅钢、坡莫合金做屏蔽层,故静磁屏蔽又叫铁磁屏蔽.
静磁屏蔽在电子器件中有着广泛的应用.例如变压器或其他线圈产生的漏磁通会对电子的运动产生作用,影响示波管或显像管中电子束的聚焦.为了提高仪器或产品的质量,必须将产生漏磁通的部件实行静磁屏蔽.在手表中,在机芯外罩以软铁薄壳就可以起防磁作用.
前面指出,静电屏蔽的效果是非常好的.这是因为金属导体的电导率要比空气的电导率大十几个数量级,而铁磁物质与空气的磁导率的差别只有几个数量级,通常约大几千倍.所以静磁屏蔽总有些漏磁.为了达到更好的屏蔽效果,可采用多层屏蔽,把漏进空腔里的残余磁通量一次次地屏蔽掉.所以效果良好的磁屏蔽一般都比较笨重.但是,如果要制造绝对的“静磁真空”,则可以利用超导体的迈斯纳效应.即将一块超导体放在外磁场中,其体内的磁感应强度B永远为零.超导体是完全抗磁体,具有最理想的静磁屏蔽效果,但目前还不能普遍应用.
电磁屏蔽
电磁场在导电介质中传播时,其场量(E和H)的振幅随距离的增加而按指数规律衰减.从能量的观点看,电磁波在导电介质中传播时有能量损耗,因此,表现为场量振幅的减小.导体表面的场量最大,愈深入导体内部,场量愈小.这种现象也称为趋肤效应.利用趋肤效应可以阻止高频电磁波透入良导体而作成电磁屏蔽装置.它比静电、静磁屏蔽更具有普遍意义.
电磁屏蔽是抑制干扰,增强设备的可靠性及提高产品质量的有效手段.合理地使用电磁屏蔽,可以抑制外来高频电磁波的干扰,也可以避免作为干扰源去影响其他设备.如在收音机中,用空芯铝壳罩在线圈外面,使它不受外界时变场的干扰从而避免杂音.音频馈线用屏蔽线也是这个道理.示波管用铁皮包着,也是为了使杂散电
磁场不影响电子射线的扫描.在金属屏蔽壳内部的元件或设备所产生的高频电磁波也透不出金属壳而不致影响外部设备.
用什么材料作电磁屏蔽呢?因电磁波在良导体中衰减很快,把由导体表面衰减到表面值的1/e(约36.8%)处的厚度称为趋肤厚度(又称透入深度),用d表示,有电磁屏蔽,电磁场在导电介质中传播时,其场量(E和H)的振幅随距离的增加而按指数规律衰减.从能量的观点看,电磁波在导电介质中传播时有能量损耗,因此,表现为场量振幅的减小.导体表面的场量最大,愈深入导体内部,场量愈小.这种现象也称为趋肤效应.利用趋肤效应可以阻止高频电磁波透入良导体而作成电磁屏蔽装置.它比静电、静磁屏蔽更具有普遍意义.
电磁屏蔽是抑制干扰,增强设备的可靠性及提高产品质量的有效手段.合理地使用电磁屏蔽,可以抑制外来高频电磁波的干扰,也可以避免作为干扰源去影响其他设备.如在收音机中,用空芯铝壳罩在线圈外面,使它不受外界时变场的干扰从而避免杂音.音频馈线用屏蔽线也是这个道理.示波管用铁皮包着,也是为了使杂散电磁场不影响电子射线的扫描.在金属屏蔽壳内部的元件或设备所产生的高频电磁波也透不出金属壳而不致影响外部设备.
用什么材料作电磁屏蔽呢?因电磁波在良导体中衰减很快,把由导体表面衰减到表面值的1/e(约36.8%)处的厚度称为趋肤厚度(又称透入深度),用d表示,有
其中μ和σ分别为屏蔽材料的磁导率和电导率.若电视频率f=100 MHz,对铜导体(σ=5.8×107/ ?m,μ≈μo＝4π×10-7H/m)可求出d=0．00667mm.可见良导体的电磁屏蔽效果显著.如果是铁(σ＝107/ ?m)则d=0.016mm.如果是铝(σ＝3.54×107/ ?m)则d＝0.0085mm.
为了得到有效的屏蔽作用,屏蔽层的厚度必须接近于屏蔽物质内部的电磁波波长(λ=2πd).如在收音机中,若f＝500kHz,则在铜中d＝0.094mm(λ=0.59mm).在铝中d＝0.12mm(λ=0.75mm ).所以在收音机中用较薄的铜或铝材料已能得到良好的屏蔽效果.因为电视频率更高,透入深度更小些,所需屏蔽层厚度可更薄些,如果考虑机械强度,要有必要的厚度.在高频时,由于铁磁材料的磁滞损耗和涡流损失较大,从而造成谐振电路品质因素Q值的下降,故一般不采用高磁导率的磁屏蔽,而采用高电导率的材料做电磁屏蔽.在电磁材料中,因趋肤电流是涡电流,故电磁屏蔽又叫涡流屏蔽.
在工频(50Hz)时,铜中的d＝9.45mm,铝中的d＝11.67mm.显然,采用铜、铝已很不适宜了,如用铁,则d＝0.172mm,这时应采用铁磁材料.因为在铁磁材料中电磁场衰减比铜、铝中大得多.又因是低频,无需考虑Q值问题.可见,在低频情况下,电磁屏蔽就转化为静磁屏蔽.电磁屏蔽和静电屏蔽有相同点也有不同点.相同点是都应用高电导率的金属材料来制作;不同点是静电屏蔽只能消除电容耦合,防止静电感应,屏蔽必须接地.而电磁屏蔽是使电磁场只能透入屏蔽体一薄层,借涡流消除电磁场的干扰,这种屏蔽体可不接地.但因用作电磁屏蔽的导体增加了静电耦合,因此即使只进行电磁屏蔽,也还是接地为好,这样电磁屏蔽也同时起静电屏蔽作用.。