EMC结构的屏蔽设计及材料的应用

音频接口 显示器 VGA 接口 并行接口 （LPT）
缝隙的产生
缝隙
缝隙的产生
缝隙的电磁泄露
缝隙的处理
电磁密封衬垫 缝隙
孔缝屏蔽
孔缝屏蔽
孔缝尺寸接近半波长的整数倍时，电磁泄漏最大， 高频时应做好孔缝屏蔽，要求缝长或孔径小于
/ (10~100）。 永久性接缝
采用焊接工艺。 非永久性配合面形成的接缝
带橡胶的螺旋管
斯派尔螺旋管 实心橡胶
斯派尔螺旋管
发泡橡胶
背胶
螺旋管衬垫与实心橡胶或民泡橡胶组合成便于安装并有一定环境密封作 用的屏蔽条
螺旋管衬垫与密封橡胶构成具有气体密封作用多重密封条螺旋管衬垫与 铝板构成专门用于屏蔽柜门的衬垫
螺旋管的优/缺点
由铍铜或不锈钢带才卷成的螺旋管，屏蔽 效能高，（所有电磁密封衬垫中屏蔽 效能最高的）
通风波导窗用途
在屏蔽体需要通风处理时，需要加通风波 导窗，波导对电磁波有高频容易通过，低 频衰减较大。与滤波器相似，波导窗的频 率特性也可用截止波导来描述，利用这个 特性，可以达到屏蔽电磁波，同时实现一 定的实体连同目的。
应用场合
wenku.baidu.com
硅脂、环氧导电胶是利用硅脂的高粘性 和金属颗粒的高导电巧妙结合成的，具 有银、铜镀银、铝镀银或玻璃镀银填料 颗粒，是一种室温固化的导电胶，固化 后形成一个易弯曲且有弹性的导电连接 头或密封垫，有单组份和双组份之分。
（1） （2）
课程介绍
• 屏蔽的概念 • 低频磁场的屏蔽 • 军用电子系统电磁兼容性的特点 • 屏蔽材料的种类及应用范围 • 实际屏蔽体的问题 • 如何正确地选择电磁屏蔽衬垫
怎样屏蔽低频磁场
低频磁场
低频 磁场
高导电材料
高导磁材料
吸收损耗小 反射损耗小 高导电材料
极低频率磁场的屏蔽
磁场敏感源
H0
主要优点/缺点：价格低，屏蔽效能高/受 到过量压缩时，容易损坏。
连接器导电衬垫实物1
连接器导电衬垫2
衬垫的结构尺寸
导电橡胶条实物
导电橡胶条的屏蔽设计1
导电橡胶条的屏蔽设计2
O型圈的实物
O型圈的凹槽设计
设计时，沟槽要保证10%-20%的衬料变位，根据材 料弹性应向厂家索取技术指标。
O型圈的使用方法
截止波导通风板
通孔板只适用于骚扰频率<50MHz,为30—50dB 矩形波导λc=2a 圆波导λc=3.412r 蜂房式fc=15/d(cm) (GHz), l>3d
设计步骤: a. fc = (3--5) f (最高) 截止频率应大于最高骚扰频率3至5倍 b. d(cm)=15 / fc(MHz) c.l(cm)=SA(dB)/1.873fc(MHz)
各种导电泡棉布衬垫实物图
导电泡棉布衬垫
导电泡棉布衬垫
如何衡量导电布屏蔽材料
1导电性 2屏蔽效率 SE（db） 3阻燃性 4弹性 5耐用性 6安装方便 7多样性 8尺寸
导电泡棉布衬垫优/缺点
导电布衬垫：导电布包裹上发泡橡胶芯 构成，一般为矩形、扁平，带有背胶， 安装非常方便，高低频的屏蔽效能均 较高。
屏蔽的要求
1 屏蔽机壳应用很厚的金属板， 2 它具有连续的结构， 3 并没有接缝和开口。
屏蔽的实际问题
• 而实际上，的屏蔽体不但要有进入内部进 行维护和修理的通道，还要有控制按钮和 连接器以及仪表和指示器的观察窗口，并 且还要使机壳内电子设备的热量容易散出。 人为因素：例如，可能出现涂油漆、 腐蚀、氧化物或者是连端接不适当。
f
同一种材料对于对不同的电磁波屏蔽效能是不同的，屏蔽 的难度按电场波、平面波、磁场波的顺序依次增加
典型电子设备的屏蔽效能－屏蔽效能确定方法
根据电磁屏蔽定义，屏蔽效能（SE）可表示为 SE = 设备的预期（实际）发射—极限值 SE = 敏感度极限值—设备预期（实际）的干扰响应阈值
（1）式表示对于干扰源的抑制屏蔽效能； （2）式表示对于受干扰设备抗干扰的屏蔽效能。
结构的屏蔽设计及材料的应用
课程介绍
• 屏蔽的概念 • 低频磁场的屏蔽 • 军用电子系统电磁兼容性的特点 • 屏蔽材料的种类及应用范围 • 实际屏蔽体的问题 • 如何正确地选择电磁屏蔽衬垫
屏蔽
屏蔽是一种直接而有效地控制辐射发射的方法， 它是用良导体将干扰源或敏感器包围起来，以隔离 被包围部分与外界电的、磁的或电磁的相互干扰。
采用导电衬垫：卷曲螺旋弹簧 卷曲螺旋屏蔽条 高性能型屏蔽条 硅橡胶芯屏蔽衬垫 多重密封条 指形簧片衬垫 金属编织网衬垫 导电橡胶衬垫
缝隙的设计
通风口的处理
穿孔金属板
只适用于骚扰频率<50MHz, 为30—50dB
截止波导通风板
这种蜂窝板曾用于 飞机机翼中
• 波导是管状金属结构,呈高通滤 波器特性,可使骚扰频率落在截 止区内而被抑制.
课程介绍
• 屏蔽的概念 • 低频磁场的屏蔽 • 军用电子系统电磁兼容性的特点 • 屏蔽材料的种类及的应用范围 • 实际屏蔽体的问题 • 如何正确地选择电磁屏蔽衬垫
实际屏蔽体的问题
缝隙
表头 显示窗
键盘 指示灯
开关
通风口 电源线
电缆插座 BNC 232/485
缝隙
一些破坏机壳完整性的因素:
门; 盖板； 通用孔； 测量仪表的指示窗； ·显示窗； 电位器轴； ·指示灯； 保险丝； ·开关； 电源线和信号线连接器。
定向金属丝实物
定向金属丝实物应用
导电胶带实物
导电胶带的使用方法
屏蔽胶带是在铜箔，铝箔或导电布上敷上导电胶构成的胶带， 它的作用是将两块不同的金属部件导电连通起来，从而 构成一个完整的导电体。
由于金属颗粒在正常条件下是埋在压敏胶中的，因此，胶是 不导电的。使用时，要用力碾压，使金属颗粒穿透胶层， 才能与金属部件导电接触，这是使用时必须注意的。另 外，在验证一种导电胶带的质量好坏进时，也不能直接 测量导胶的导电性，而要用导电胶带将两块金属粘接起 来，然后测量两块金属之间的导电性，电阻越小越好，
USB2.0 接口
10/100/1000 Mbps 以太网接口
电源风扇
交流电源接口
扩展插槽： 4x PCI 2x PCI-Express x1 1x PCI-Express x16
PCI-Express x16 双头显卡： 用于 2x VGA 或 2x DVI的接口 （可选）
PS/2 鼠标接口 PS/2 键盘接口 串行接口 1 （COM1）
电磁屏蔽
电磁屏蔽的目的是切断电磁波的传播途径
屏蔽前的场强E1
屏蔽后的场强E2
当电磁波穿过某种特定的材料时，会产生很大的衰减，这种材料所 起的作用就是电磁屏蔽作用。
屏蔽前的场强E1
电磁屏蔽
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 )
主要优点/缺点：价格低过理压缩时不易 损坏，柔软、具有一定的环境密封作 用/频繁摩擦会损坏导电表层。
应用场合
编织丝网导电衬垫实物1
编织丝网导电衬垫实物2
编织丝网导电衬垫外型结构
应用场合
编织丝网导电衬垫安装方法
编织丝网导电衬垫优/缺点
金属丝网衬垫,这是一种最常用的电磁密封材料, 从结构上分,有全金属丝\空心和橡胶芯等三 种,常用的金属丝材料为:蒙尔合金,铍铜,镀 锡钢丝等,其屏蔽性能为,低频时的屏蔽能较 高,高频时屏蔽效能较代.一般用在1GHZ以 下的场合.
dB
屏蔽体的总体屏蔽效能是由屏 蔽体中最薄弱的环节决定的.要使 屏蔽体的屏蔽效能达到某一个值, 屏蔽体上所有部位都要达到这个 值,即各部位屏蔽效能的匹配是十
分重要的. 屏蔽体中最薄弱的环节是各
种缝隙和孔洞.
综合屏蔽效能（0.5mm铝板）
dB 250
150
平面波
磁场波r=0.5m 0
0.1k 1k 10k 100k 1M 10M
前视图 前盖板带有开槽，用于设备的通风（滤 可拆卸硬盘架，带有RAID1配置的热交换
网和风扇在前盖板的后面）
可选驱动器： DVD-ROM DVD-ROM/CD-RW DVD±R/RW
涂漆外壳
工作指示灯 硬盘运转指示灯 风扇及温度状态指示灯
软驱
开关 2 个标准USB2.0 接口
后视图
串行接口 2 （COM2） （可选）
主要优点/缺点:价格低,过量压缩时不易损坏/ 高频屏蔽效能较低.
铍铜簧片实物图
簧片的接触方式
簧片的固定方法
短缝
卡扣
沟槽
双卡
压敏胶/导电胶
铆,焊,螺
簧片的固定方法
铍铜簧片的优/缺点
通常用在接触面滑动接触的场合，形状繁多， 材料为铍铜，但表面可做不同的涂覆，屏 蔽性能力，高频，低频时的屏蔽效能都较 高。
我军装甲部队抢滩登陆实
课程介绍
• 屏蔽的概念 • 低频磁场的屏蔽 • 军用电子系统电磁兼容性的特点 • 屏蔽材料的种类及的应用范围 • 实际屏蔽体的问题 • 如何正确地选择电磁屏蔽衬垫
屏蔽衬垫种类
1编织丝网衬垫 2导电泡棉、导电布 3导电橡胶条 4导电橡胶板 5定向金属丝 6铍铜簧片 7屏蔽缠带 8导电胶带 9通风波导窗 10导电涂料、导电胶
导电橡胶板实物
导电橡胶衬垫的优/缺点
通常用在环境密封要求的场合,从结构上分,有条材和 板材两种,条形材又分为空心和实心两种,板材则 不有不同的厚度.材料为:硅橡胶中掺入铜粉,铝粉, 银粉,镀银铜粉,镀银铝粉,镀银玻璃粉等,其屏蔽性 能为:低频时的屏蔽效能较低,而高频时屏蔽效能 较高.
主要优点/缺点:同时提供电磁密封和环境密封/较硬, 价格高,由于表面较软,有时不能刺透金属表面的 氧化层，导致屏蔽效能很低。
屏蔽胶带用于屏蔽体孔缝泄漏补救，屏蔽电缆屏蔽层的端接 等场合。
编织丝网屏蔽缠带实物
编织丝网屏蔽缠带的优/缺点
主要用于电缆和电缆束的补充屏蔽特别有效， 它增加适应性和柔软性的同时，减小了 体积和重量。屏蔽效果是其他屏蔽材料 所难以达到的。
屏蔽缠带绕在电缆上时费时费力，工作效率 不高。
通风波导窗实物
静电屏蔽
• 静电屏蔽应具有完善的屏蔽体和良好的接 地.
• 电磁屏蔽要求屏蔽体具有良好的导电连续 性和良好的接地.静
低频磁场屏蔽产品
课程介绍
• 屏蔽的概念 • 低频磁场的屏蔽 • 军用电子系统电磁兼容性的特点 • 屏蔽材料的种类及的应用范围 • 实际屏蔽体的问题 • 如何正确地选择电磁屏蔽衬垫
军用电子系统电磁兼容性的特点
例:f(最高) = 9.375 (GHz) fc = 46.875 (GHz) d = 0.32 (cm)
主要优点/缺点：形变量大，屏蔽效能高，允 许滑动接触（这便于拆卸）/不防水、价 格高
簧片的应用
螺旋管实物图
螺旋管安装方法
宽槽安装
窄槽安装
燕尾槽安装
宽槽安装：简单、衬垫
寿命长、螺钉间隔计算
简单
但衬垫容易
掉出
窄槽安装：简单、衬垫 不会掉出一次安装后衬 垫即损坏、螺钉间隔计 算复杂
燕尾槽安装：具 有以上两种的优 点槽加工成本高
利用高磁导率材料做成屏蔽体，为磁力线提供低阻抗通路
磁屏蔽不只是靠切断耦合,而且还靠分流—磁旁路 来实现屏蔽,因磁力线是闭合的.
屏蔽材料的选择
材料
r
银 屏蔽白 1
铜铜G 金 铝 工业纯铁
1 1 1 50--1000
冷轧钢
180
不锈钢
500
r
1.05
1
0.7
0.61
0.17
0.17
0.02
1
4%硅钢
军队电子系统中电磁兼容问题最为突出和典型的是飞机﹑ 导弹﹑舰船﹑和车辆，这些系统的电磁兼容的共性特点主要表 现为：
（1） 频谱高度密集，同时表面存在着大量复杂的反 射结构，致使天线的方向图﹑输入阻抗﹑耦合度的分 析非常复杂；
（2）体积和空间有限，大量的设备共存于狭小的空间；
（3）无线设备多，系统载体表面集中了多部天线； （4）大量不同类型设备共用同一电源和一套地线系统； （5）系统内高低电平设备共存。
研究范畴
复杂电子系统的 电磁兼容与环境适应性技术
系统间电磁兼容研究
系统内电磁兼容研究
主要针对系统间电磁环境， 如通讯及雷电、核电磁脉
冲等的电磁效应等。
主要针对系统内部，如分系统间（或系 统内各互连模块间）的电磁兼容性能预 测、评估以及电磁兼容设计与故障诊断
流程控制等。
首长在信息化指挥方舱内下达命令
500
热轧硅钢
1500
高导磁硅钢
80103
坡莫合金 80103--12104
0.029 0.038 0.06 0.04(79%镍,21%铁)
屏蔽材料厚度选择
屏蔽材料厚度选择
1.2mm4
电磁屏蔽材料新近展 1.导电高分子聚合物薄膜 特点:轻,薄
26m厚 屏蔽效能36dB 80m厚 屏蔽效能70dB 2.非晶态材料 3.纳米材料 尺寸线度 1—100nm 准零维超细微粉,一维超细薄膜,一维超细纤维 量子效应显著,有奇异的表面效应和体积效应,具有 宽带微波吸收性能