EMC设计之屏蔽技术讲解
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入射电磁波E0 0.37E0
t
剩余电磁波E1 E1 = E0e-t/ dB dB dB
A ＝ 20 lg ( E0 / E1 ) = 20 lg ( e t / ) A ＝ 8.69 ( t / )
杨继深 2002年4月
A = 3.34 t f rr
趋肤深度举例
杨继深 2002年4月
f
杨继深 2002年4月
3 108 / 2r
综合屏蔽效能 (0.5mm铝板)
屏蔽效能 （dB） 250
平面波
150
高频时 电磁波种类 的影响很小
0
杨继深 2002年4月
0.1k
1k
10k
100k
1M
10M 频率
多次反射修正因子的计算
电磁波在屏蔽体内多次反射，会引起附加的电 磁泄漏，因此要对前面的计算进行修正。
电缆插座
指示灯
远场区孔洞的屏蔽效能
H L SE = 100 – 20lgL – 20lg f + 20lg（1 + 2.3lg(L/H)) = 0 dB
杨继深 2002年4月
L
若L /2
孔洞在近场区的屏蔽效能
若ZC （7.9/Df）：（说明是电场源） SE = 48 + 20lg ZC – 20lg L f + 20lg ( 1 + 2.3lg (L/H) ) 若ZC （7.9/Df）：（说明是磁场源） SE = 20lg ( D/L) + 20lg (1 + 2.3lg (L/H) )
截止波导管
屏蔽效能
=
远场区计算公式
近场区计算公式
+
32 t / d
矩形截止波导：
27.2 t / l
孔洞计算屏蔽效能公式
杨继深 2002年4月
截止波导管的损耗
杨继深 2002年4月
截止波导管的设计步骤
孔 洞 的 泄 漏 不 能 满 足 屏 蔽 要 求 SE
杨继深 2002年4月
确 定 截 止 波 导 管 的 截 面 形 状
B = 20 lg ( 1 - e -2 t / )
说明：
• B为负值，其作用是减小屏蔽效能
• 当趋肤深度与屏蔽体的厚度相当时，可以忽略 • 对于电场波，可以忽略
杨继深 2002年4月
怎样屏蔽低频磁场？
低频 低频磁场 吸收损耗小 反射损耗小
磁场
高导电材料 高导电材料
高导磁材料
杨继深 2002年4月
来自百度文库
场强
B
吸收损耗A R1 R2
距离
杨继深 2002年4月
波阻抗的概念
波 阻 抗 E/H 377
电场为主 E 1/ r3 H 1 / r2
平面波 E 1/ r H 1/ r
磁场为主 H 1/ r3
E 1/ r2
杨继深 2002年4月
/ 2
到观测点距离 r
吸收损耗的计算
杨继深 2002年4月
指形簧片
杨继深 2002年4月
螺旋管电磁密封衬垫
杨继深 2002年4月
电磁密封衬垫的主要参数
屏蔽效能 (关系到总体屏蔽效能)
回弹力（关系到盖板的刚度和螺钉间距）
最小密封压力（关系到最小压缩量）
最大形变量（关系到最大压缩量）
压缩永久形变（关系到允许盖板开关次数）
（注意：对于磁场源，屏效与频率无关！）
杨继深 2002年4月
缝隙的泄漏
低频起主要作用
杨继深 2002年4月
高频起主要作用
缝隙的处理
电磁密封衬垫
缝隙
杨继深 2002年4月
电磁密封衬垫的种类
• 金属丝网衬垫(带橡胶芯的和空心的) •导电橡胶(不同导电填充物的) •指形簧片(不同表面涂覆层的) •螺旋管衬垫(不锈钢的和镀锡铍铜的) •导电布
磁通密度 B = B / H 饱和 最大磁导率 起始磁导率
磁场强度 H
杨继深 2002年4月
强磁场的屏蔽
高导磁率材料：饱和 低导磁率材料：屏效不够
杨继深 2002年4月
低导磁率材料
高导磁率材料
加工的影响
100 跌落前
80
60 跌落后
40
20 10
杨继深 2002年4月
100
1k
10k
良好电磁屏蔽的关键因素
高导磁率材料的磁旁路效果
H0
H1
R0 Rs
Rs
H0
SE = 1 + R0/RS
H1
杨继深 2002年4月
R0
低频磁场屏蔽产品
杨继深 2002年4月
磁屏蔽材料的频率特性
r 103
15 10 镍钢 5 1 坡莫合金
金属
冷轧钢
0.01
杨继深 2002年4月
0.1
1.0
10
100
kHz
磁导率随场强的变化
反射损耗
R ＝ 20 lg
ZW 4 Zs
同一种材料的阻 抗随频率变
远场：377
近场：取决于源的阻抗
ZS = 3.68 10-7 f r/r
反射损耗与波阻抗有关，波阻抗越高，则反射损耗 越大。
杨继深 2002年4月
不同电磁波的反射损耗
远场: 377 R ＝ 20 lg 4 Zs
电场:
磁场:
电化学相容性（关系到屏蔽效能的稳定性）
杨继深 2002年4月
电磁密封衬垫的安装方法
绝缘漆
环境密封
杨继深 2002年4月
截止波导管
损 耗
截止区
截止频率
fc
频率
频率高的电磁波能通过波导管，频率低的电磁波损耗 很大！工作在截止区的波导管叫截止波导。
杨继深 2002年4月
截止波导管的屏效
吸收损耗 反射损耗： 圆形截止波导：
屏蔽体 导电连续 没有穿过屏 蔽体的导体
不要忘记： 选择适当的屏蔽材料
你知道吗： 与屏蔽体接地与否无关
屏蔽效能高的屏蔽体
杨继深 2002年4月
实际屏蔽体的问题
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 缝隙 电源线
通风口
显示窗
键盘
调节旋钮
杨继深 2002年4月
第三章 电磁屏蔽技术
• 屏蔽材料的选择
• 实际屏蔽体的设计
杨继深 2002年4月
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 )
杨继深 2002年4月
dB
实心材料屏蔽效能的计算
入射波
SE ＝ R1 ＋ R2 ＋ A＋B ＝ R＋ A＋B
4500 R ＝ 20 lg D f Zs
2 D f R ＝ 20 lg Zs
dB
Zs = 屏蔽体阻抗， D = 屏蔽体到源的距离（m） f = 电磁波的频率（MHz）
杨继深 2002年4月
影响反射损耗的因素
R(dB)
靠近辐射源
150
r = 30 m
平面波
靠近辐射源
0.1k 1k 10k 100k 1M 10M 100M
确 定 要 屏 蔽 的 最 高 的 频 率 f
5f
t
剩余电磁波E1 E1 = E0e-t/ dB dB dB
A ＝ 20 lg ( E0 / E1 ) = 20 lg ( e t / ) A ＝ 8.69 ( t / )
杨继深 2002年4月
A = 3.34 t f rr
趋肤深度举例
杨继深 2002年4月
f
杨继深 2002年4月
3 108 / 2r
综合屏蔽效能 (0.5mm铝板)
屏蔽效能 （dB） 250
平面波
150
高频时 电磁波种类 的影响很小
0
杨继深 2002年4月
0.1k
1k
10k
100k
1M
10M 频率
多次反射修正因子的计算
电磁波在屏蔽体内多次反射，会引起附加的电 磁泄漏，因此要对前面的计算进行修正。
电缆插座
指示灯
远场区孔洞的屏蔽效能
H L SE = 100 – 20lgL – 20lg f + 20lg（1 + 2.3lg(L/H)) = 0 dB
杨继深 2002年4月
L
若L /2
孔洞在近场区的屏蔽效能
若ZC （7.9/Df）：（说明是电场源） SE = 48 + 20lg ZC – 20lg L f + 20lg ( 1 + 2.3lg (L/H) ) 若ZC （7.9/Df）：（说明是磁场源） SE = 20lg ( D/L) + 20lg (1 + 2.3lg (L/H) )
截止波导管
屏蔽效能
=
远场区计算公式
近场区计算公式
+
32 t / d
矩形截止波导：
27.2 t / l
孔洞计算屏蔽效能公式
杨继深 2002年4月
截止波导管的损耗
杨继深 2002年4月
截止波导管的设计步骤
孔 洞 的 泄 漏 不 能 满 足 屏 蔽 要 求 SE
杨继深 2002年4月
确 定 截 止 波 导 管 的 截 面 形 状
B = 20 lg ( 1 - e -2 t / )
说明：
• B为负值，其作用是减小屏蔽效能
• 当趋肤深度与屏蔽体的厚度相当时，可以忽略 • 对于电场波，可以忽略
杨继深 2002年4月
怎样屏蔽低频磁场？
低频 低频磁场 吸收损耗小 反射损耗小
磁场
高导电材料 高导电材料
高导磁材料
杨继深 2002年4月
来自百度文库
场强
B
吸收损耗A R1 R2
距离
杨继深 2002年4月
波阻抗的概念
波 阻 抗 E/H 377
电场为主 E 1/ r3 H 1 / r2
平面波 E 1/ r H 1/ r
磁场为主 H 1/ r3
E 1/ r2
杨继深 2002年4月
/ 2
到观测点距离 r
吸收损耗的计算
杨继深 2002年4月
指形簧片
杨继深 2002年4月
螺旋管电磁密封衬垫
杨继深 2002年4月
电磁密封衬垫的主要参数
屏蔽效能 (关系到总体屏蔽效能)
回弹力（关系到盖板的刚度和螺钉间距）
最小密封压力（关系到最小压缩量）
最大形变量（关系到最大压缩量）
压缩永久形变（关系到允许盖板开关次数）
（注意：对于磁场源，屏效与频率无关！）
杨继深 2002年4月
缝隙的泄漏
低频起主要作用
杨继深 2002年4月
高频起主要作用
缝隙的处理
电磁密封衬垫
缝隙
杨继深 2002年4月
电磁密封衬垫的种类
• 金属丝网衬垫(带橡胶芯的和空心的) •导电橡胶(不同导电填充物的) •指形簧片(不同表面涂覆层的) •螺旋管衬垫(不锈钢的和镀锡铍铜的) •导电布
磁通密度 B = B / H 饱和 最大磁导率 起始磁导率
磁场强度 H
杨继深 2002年4月
强磁场的屏蔽
高导磁率材料：饱和 低导磁率材料：屏效不够
杨继深 2002年4月
低导磁率材料
高导磁率材料
加工的影响
100 跌落前
80
60 跌落后
40
20 10
杨继深 2002年4月
100
1k
10k
良好电磁屏蔽的关键因素
高导磁率材料的磁旁路效果
H0
H1
R0 Rs
Rs
H0
SE = 1 + R0/RS
H1
杨继深 2002年4月
R0
低频磁场屏蔽产品
杨继深 2002年4月
磁屏蔽材料的频率特性
r 103
15 10 镍钢 5 1 坡莫合金
金属
冷轧钢
0.01
杨继深 2002年4月
0.1
1.0
10
100
kHz
磁导率随场强的变化
反射损耗
R ＝ 20 lg
ZW 4 Zs
同一种材料的阻 抗随频率变
远场：377
近场：取决于源的阻抗
ZS = 3.68 10-7 f r/r
反射损耗与波阻抗有关，波阻抗越高，则反射损耗 越大。
杨继深 2002年4月
不同电磁波的反射损耗
远场: 377 R ＝ 20 lg 4 Zs
电场:
磁场:
电化学相容性（关系到屏蔽效能的稳定性）
杨继深 2002年4月
电磁密封衬垫的安装方法
绝缘漆
环境密封
杨继深 2002年4月
截止波导管
损 耗
截止区
截止频率
fc
频率
频率高的电磁波能通过波导管，频率低的电磁波损耗 很大！工作在截止区的波导管叫截止波导。
杨继深 2002年4月
截止波导管的屏效
吸收损耗 反射损耗： 圆形截止波导：
屏蔽体 导电连续 没有穿过屏 蔽体的导体
不要忘记： 选择适当的屏蔽材料
你知道吗： 与屏蔽体接地与否无关
屏蔽效能高的屏蔽体
杨继深 2002年4月
实际屏蔽体的问题
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 缝隙 电源线
通风口
显示窗
键盘
调节旋钮
杨继深 2002年4月
第三章 电磁屏蔽技术
• 屏蔽材料的选择
• 实际屏蔽体的设计
杨继深 2002年4月
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 )
杨继深 2002年4月
dB
实心材料屏蔽效能的计算
入射波
SE ＝ R1 ＋ R2 ＋ A＋B ＝ R＋ A＋B
4500 R ＝ 20 lg D f Zs
2 D f R ＝ 20 lg Zs
dB
Zs = 屏蔽体阻抗， D = 屏蔽体到源的距离（m） f = 电磁波的频率（MHz）
杨继深 2002年4月
影响反射损耗的因素
R(dB)
靠近辐射源
150
r = 30 m
平面波
靠近辐射源
0.1k 1k 10k 100k 1M 10M 100M
确 定 要 屏 蔽 的 最 高 的 频 率 f
5f