缝隙对金属网屏蔽效能的影响

（当ｂ＞＞ａ时，即形成缝
隙；当ｂ＝ａ时，￡＝ｌ，即圆孔或正方形孔。）
这时带有缝隙的总的传输系数Ｔ总＝Ｔｓ＋Ｔ（Ｔ为完整金属
网的传输系数），可得带有缝隙的金属网的屏蔽效能：
肚２叭。ｇ由
（４）
带有２０ｍｍ缝隙金属网的屏蔽效能的计算值与测量值比 较见图７，从柱图来看，只有在高频时两者才接近。所以用式 （４）进行缝隙电磁泄漏估箅时只适用于高频段。从以上计算 式和实验值分析可知，缝隙的电磁泄漏情况和缝隙的尺寸、 缝隙的数量及电磁波的频率有关。任何切断屏蔽体上高频 感应电流通路的做法都将使其阻抗增加，同时成为对内部 区域的辐射场源。而且一个缝隙影响不能简单地用它的实 际面积来衡量，主要看对屏蔽体上电流通路的影响。频率越 高，缝隙泄漏愈严重。在相同面积下，缝隙的电磁泄漏要比 孑Ｌ洞严重得多。由以上分析可知，在屏蔽中要尽量少开缝隙 或不开缝隙。非开不可时，必须保证缝隙的直线尺寸小于最 小工作波长的１／１ ０【”。
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缝隙对金属网屏蔽效能的影响
Ｉ
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ＥＩｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｓｈｉｅＩｄｉｎｇ Ｅ什ｅＣｔｉＶｅｎｅｓｓ ＡｎａＩｙｓｉｓ ｏｆ Ｍｅｔａｌ ｗｉｒｅ Ｍｅｓｈ ｗｉｔｈ ｓｌＩｔ
摘要金属网由于具有通风、采光等明显优势而在电磁屏蔽工程中得到广泛利用。文章从理论计算和实验两方面比 较、分析了铜网的屏蔽效能以及缝隙对其屏蔽效能的影响。不同尺寸的缝隙对铜网的屏蔽效果的影响不同，当缝隙较 长时，极大地降低了铜网的屏蔽效能。 关键词 电磁屏蔽铜网 缝隙 屏蔽效能 Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｍｅｔａｌ ｗｉｒｅ ｍｅｓｈ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｅｘｔｅｎｓｉｖｅｌｙ ｕｓｅｄ ｉｎ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ ｐｒｏｊｅｃｔｓ ｆｏｒ ｉｔｓ ａｔｔｒａｃｔｉＶｅ ａｄＶａｎ— ｔａｇｅｓ ｏｆ ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｅｌｉｇｈｔｉｎｇ． Ｉｎ ｔｌｌｉｓ ｐ印ｅｒ， ｅｌｅｃｔｍｍａｇｎｅｔｉｃ ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ ｅｍｃｉｅｎｃｙ （ＳＥ） ｏｆ ｃｏｐｐｅｒ ｗｉｒｅ ｍｅｓｈ （ｃｗＭ）ｉｓ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ａｎｄ ｔ｝ｌｅ ｉｎｎｕｅｎｃｅ ｏｆ ｓｌｉｔ ｏｎ ｔｈｅ ｃｏｐｐｅｒ ｗｉｒｅ ｍｅｓｈ ｕｐｏｎ ｔｈｅ ｓＥ ｉｓ ｍａｉｎｌｙ ａｎａｌｙｚｅｄ ｂｙ ｔｌｌｅｏｒｅｔｉ· ｃａｌ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ． Ｉｔ ｗａｓ ｏｂｓｅｒｖｅｄ ｔｈａｔ ｄｉｆ玷ｒｅｎｔ ｓｌｉｔｓ ｈａｖｅ ｏｂｖｉｏｕｓ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ ｔｈｅ ＳＥ． Ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ｓｌｉｔ ｗａｓ ｒｅｌａ上ｉｖｅｌｙ ｌａ唱ｅｒ，ｔｌｌｅ ＳＥ ｗａｓ ｗｅａｋｅｎｅｄ ｇｒｅａｔｌｙ．
性好。把试样置于 两锥型同轴线的
同轴光缆
对接处，利用
Ｈｐ８７５３Ｄ矢量网
络分析仪可测量
试样平面波场的
屏蔽效能。
３．结果分析
金属网屏蔽
效能主要取决于 反射衰减，吸收衰
图２远场屏蔽效能同轴测试系统示意图
减可忽略不计１４ｌ。
３．１完整铜网的屏蔽效能分析
实验利用同轴线中传播的横电磁波（ＴＥＭ）模拟空气中
远区平面波，对材料试样进行屏蔽效能测试【５】ｆ ６１。金属网的等
中，电磁波通过金属网的数量在增加，使得屏蔽性能降低。
当电磁波的频率高于截止频率时，电磁波可自由通过，屏
蔽效能变为零【８１。
加
ｍ
∞
如 一曲电一∞∞
∞
加
∞
０
５００
１０００
频率（ＭＨｚ）
图４屏蔽效能实验值与计算值比较
３．２缝隙对金属网屏蔽效能的影响 在工程屏蔽中，无任何缝隙的屏蔽是很难实现的。为了
考察缝隙对屏蔽效能的影响，我们在完整的铜网上沿垂直径 向分别开了长度为５ｍｍ、１０ｍｍ、２０ｍｍ、３０ｍｍ、４０ｍｍ的缝隙， 其屏蔽效能测试结果见图５（ａ）所示。可以看出，随着频率和 缝隙长度的增加，电磁波泄漏程度越来越严重。当沿径向开 ５ｍｍ、１０ｍｍ、２０ｍｍ长的缝隙时，其电磁波泄漏明显减少，测 试结果见图５（ｂ）。当开与图１（ｂ）所示长度为２０ｍｍ、３０ｍｍ的 缝隙面积相同的圆孔时（半径分别为２．０ｍｍ和２．５ｍｍ），其屏 蔽效能与缝隙相比改善了很多，见图５（ｃ）（ｄ）。
（ａ）完整铜网 （ｂ）铜网垂直径向开缝（ｃ）锕网径向开缝 图１金属网缝隙示意图
本文对完整金属网以及带有不同长短、不同形状缝隙金 属网的屏蔽效能进行了实测分析，并与计算结果作了比较研 究。这些工作有助于进一步深入研究缝隙对屏蔽的影响和完 善屏蔽理论。 ２．实验设备及材料
实验用１００目的紫铜网做成书１１５ｍｍ的试样，并在试样 上分别做出一系列不同长度的对称缝隙，如图１所示．金属 网的网丝半径ａ＝０．０４ｍｍ，网孑Ｌ为边长ｓ＝０．２５４ｍｍ的矩形孑Ｌ。 屏蔽效能测试采用惠普公司生产的Ｈｐ８７５３Ｄ矢量网络分析 仪以及ＤＮｌ５１１５型材料远场屏蔽效能同轴测试系统，如图２ 所示。此系统工作频段范围为３０ｋ～１５００ＭＨｚ，性能稳定，复现
效传输线并联导纳如图３所示．根据文献【７１可知单层金属网
的屏蔽效能估算式：
ｓＥ＝２０ｌｏｇｌ １／Ｔ
（１）
其中，在平面波情况下，完整金属网的传输系数
，
Ｚ！：ｓ｛０．２６５×１０。Ｒ，十ｊ［０．２６５×１０。石，＋
０１３３３×ｌｏ ｉ厂（１ｍ／ａ一１．５）］｝
（２）
式（２）中，ｓ为金属网网距（ｍ），ａ为金属网的网丝半径
’ｒＥＭ波在同轴线中的传播如图６。其横截面的场分布与 静态场的分布完全一样【９】。当在铜网上垂直径向开缝时，缝隙 影响了金属网上电力线和等磁通密度线的分布，打断了网上 高频感应电流通路，而且随着缝隙的增大这种影响程度更为 严重。另外，铜网上开缝隙增加了图３所示的等效传输线路 中的Ｒｉ和Ｘ。＋Ｘ。，且随着缝隙长度的增加和频率的提高，Ｒ。 和Ｘ；＋Ｘ。增加的更大，反射信号能力也更弱，所以其屏蔽效 能随着缝隙长度和频率的增加而降低。当在铜网上沿径向开
４赵玉峰．电磁辐射的抑制技术．北京：中国铁道出版社．１９８０，ｐ３０８ ５ Ｘｉ锄ｇｃｈｅｎｇ Ｌｕｏ， Ｄ．Ｄ．Ｌ． Ｃｈｕｎｇ． Ｅｌｅｃ咖ｍａ印ｅｔｉｃ ｉｎｔｅ如ｒｅｎｃｅ
ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ ｕｓｉｎｇ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｃａｒｂｏｎ—ｆｉｂｅｒ ｃａｒｂｏｎ—ｍａ啊ｘ蛐ｄ ｐｏｌｙ· ｍｅｒ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ［Ｊ】．Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ，１９９９，ＰａｒｔＢ（３０）：２２７—２３１ ６ Ｄａｖｉｄ Ｍａｒｋｈａｍ．Ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ：ｑｕａＩｌｔｉｆｙｉｎｇ ｔｈｅ ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｆｏｒ ｐｏｒｔａｂｌｅ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｄｅｓｉｇｎ ａＩｌｄ ｐｒｏＶｉｄｉｎｇ ｎｅｗ ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ ｂｙ ｕｓ— ｊｎｇ ａ ｃｏｍｂｉ曲ｔｉｏｎ ｏｆ ｍａｔｅｒｉａｌ８ ａ１１ｄ ｄｅｓｉｇｌｌ Ｌ，］。 Ｍ且ｔｅＩｊ８ｌｓ ａＪｌｄ Ｄｅｓｉ印，２０００，ＰＩＩ（２１）：４５—５０． ７荒木庸夫著，赵清译．电子设备的屏蔽设计．北京：国防工业出版
频率（ＭＨｚ） 图７带有缝隙铜网屏蔽效能计算值与实测值比较
４．结论 （１）对于一定目数的金属网而言，随着频率的提高，金属
网的屏蔽效能在降低。 （２）当金属网沿不同方向开缝时，对屏蔽效能的影响也
不相同。这主要是因为不同方向的缝隙对金属网上高频感应 电流通路的破坏程度不同，对感应电流通路破坏愈严重，其电 磁屏蔽效能就愈低。
缝隙时，对网上高频电流通路影响不大，其影响较垂直径向 开缝隙小得多。
∞蚰∞
∞
∞ 一笛百一∞∽
柏
∞
加
０
５００
１０００
频率（ＭＨｚ）
ａ）垂直径向不同长度缝隙的屏蔽效能
１５００
频率（ＭＨｚ） ｂ）径向不同长度缝隙的屏蔽效能
频率（ＭＨｚ） ｃ）与缝隙等面积圆孔金属网的屏蔽效能
频率（ＭＨｚ） ｄ）与缝隙等面积圆孔金属网的屏蔽效能 图Ｓ不同缝隙对金属网屏蔽效能的影响
社．１９７５，１１３—１４５
８赖祖武．电磁干扰防护与电磁兼容．北京：原子能出社．１９９３，６１ ９曹伟．电磁场与电磁波理论．北京：北京邮电大学出版社．１９９９，２５ｌ
编辑：王淑华
Ｅ—ｍａｉｌ：ｗａｎｇｓｈ＠ｃｅｓｉ．ａｃ．ｃｎ
·４８·
２００４．４．安全与电磁兼容ＳＡＦＥ丁丫＆ＥＭＣ
万方数据
缝隙对金属网屏蔽效能的影响
当缝隙长度相对波长小得多时，可以把缝隙看成一个
磁偶极子，其极化方向为抵消外部电流的方向。由于偶极
子对屏蔽网内外部均发生耦合，因此产生了一个内部场
源，从而影响到屏蔽效果。在小孔情况下，可发生由于耦合
作用所形成的场穿透；在频率较高时又可能发生谐振穿
透，而在缝隙较大的情况下尤为突出，屏蔽效果将大幅度
降低。
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ， ｃｏｐｐｅｒ ｗｉｒｅ ｍｅｓｈ，ｓｌｉｔ，ＳＥ
１．引言 利用金属网对电子系统进行电磁屏蔽，是防止电子系统
间相互干扰的有效手段之一。尤其是在既要达到屏蔽效果， 又要通风、采光和维修便利的场合，金属网一直为电磁兼容 工程师们所青睐【１２＇３］。但金属网屏蔽效能的计算比较复杂，现 有文献资料中所提到的计算方法和公式因其作了很多假设 而使得计算结果的误差较大。
（３）缝隙的电磁泄漏情况和缝隙的直线尺寸、缝隙的数 量及电磁波频率有关，不能简单地用实际面积来衡量。缝隙的 直线尺寸越大、数量越多以及频率越高，电磁波泄漏也越大。
参考文献 １ 万鹏．金属网电磁屏蔽问题初探．安全与电磁兼容，１９９９（３）：２７—２９
２ Ｊ．Ａ．Ｐｏｍｐｏｓ０，Ｊ．Ｒ０ｄｒｉｇｌｌｅｚ，Ｈ．ｅ舢ｄｅ．Ｐｏｌｙｐｙｒ】ｆｏｌｅ－ｂａｓｅｄ ｃｏｎ—
（ｍ），Ｒｆ为金属网网丝单位长度的交流电阻（Ｑ／ｍ），ｘｆ为金属
网网丝单位长度的电抗（彤ｍ），ｆ为频率（Ｈｚ）。
·４６·
２００４ ４，安全与电磁兼容ＳＡＦＥＴＹ＆ＥＭｃ
万方数据
Ｒ，九。。
将式（１）计算的屏蔽效 能与实测金属网的屏蔽效 能进行比较（图４），可见计算
．二过．
值较实测值偏大，但随频率 的增大计算值有向实测值 靠拢的趋势。从图４中我
ｄｕｃｔｉｎｇ ｈｏｔ ｍｅｌｔ ａｄｈｅｓｉｖｅｓ ｆｏｒ ＥＭＩ ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ印ｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｊ］． Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ＭｅｔａＩｓ，１９９９，ＰＩＩ（１０４）：１０７—１ １ １ ３ Ｎ．Ｃ．Ｄ鹊，Ｄ．Ｋｈａｓｔ季ｒ，Ｔ．Ｋ．Ｃｈａｋｉ，Ａ．Ｃｈａｌ【瑚ｂｏｒｔｙ．Ｅｌｅｃｔｒｏ． ｍａｇｎｅｔｉｃ ｉｎｔｅｄ’ｅｒｅｎｃｅ ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ ｅｎ色ｃｔｉｖｅｎｅｓｓ ｏｆ ｃａｒｂｏｎ ｂｌａｃｋ ａｎｄ ｃａｒｂｏｎ ｆｉｂｒｅ ｆｉｌｌｅｄ ＥＶＡ ａｎｄ ＮＲ ｂａｓｅｄ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ．阴． ｃｏｍｐｏ妒 ｉｔｅｓ，２０００，ｐａｎＡ（３１）：１０６９—１０８１
们还可以看出，理论计算
和实验测得的屏蔽效能值
变化趋势相同，随频率的增大屏蔽效能在减小。这是因为
一方面金属网的电阻Ｒ。和电抗Ｘｊ＋Ｘ，随频率的增大而增
大，所以丝网的反射信号能力在减弱。另一方面，每个网眼
均可看作一段小波导管，这样金属网存在一个截止频率
（与网眼的几何尺寸有关），在频率向截止频率靠拢的过程
万方数据
ＳＡＦＥＴＹ、＆ＥＭＣ安全与电磁兼容·２００４．４
·４７·
屏蔽技疵与屏蔽曲料鼗羲
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图６同轴线删的场结构
为了进一步考察缝隙对屏蔽效能的影响，下面用简化的
计算方法进行讨论。假设屏蔽体上有圆形、正方形的孔洞，电
磁波通过这些孔洞泄漏。设每个孔洞的面积为Ｓ，屏蔽体面积
是Ａ，当Ａ＞＞Ｓ且孔洞尺寸比波长小得多时，电磁场通过孔洞
的传输系数为【７】：
ｏ
１，’
ｔ＝４ｎ（｝）…（ｎ为孔洞的个数，ｎ≥１）
（３）
，ｌ
对于短边为ａ，长边为ｂ的矩形孔洞，当长边横截电流通 路时，其影响要比圆孔和正方形孔严重，也就是矩形孔洞比 圆孔或正方形孔洞的传输系数大。设矩形孔洞面积为Ｓ’，与矩 形孑Ｌ洞泄漏等效的圆孔面积为Ｓ，则Ｓ＝ＫＳ’。