电磁兼容讲义-屏蔽原理
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6 屏蔽的基本原理
主要内容
6.1 屏蔽及屏蔽效能 6.2 电屏蔽 6.3 磁屏蔽 6.4 电磁屏蔽 6.5 薄膜屏蔽
6.1 屏蔽及屏蔽效能
抑制以场的形式造成干扰的有效方法是电磁屏 蔽。
所谓电磁屏蔽就是以某种材料（导电或导磁材 料）制成的屏蔽壳体（实体的或非实体的）将 需要屏蔽的区域封闭起来，形成电磁隔离，即 其内的电磁场不能越出这一区域，而外来的辐 射电磁场不能进入这一区域（或者进出该区域 的电磁能量将受到很大的衰减）。
B
C3
C5
UA
C2
U'BS
ZS US
另外，屏蔽体接地时总有接地阻抗存在，特别是当屏 蔽体通过中介导线接地时，接地阻抗还与频率有关。 屏蔽体接地线在时变场作用下流过地电流时，接地阻 抗ZS的压降使屏蔽体的电位US不为零，并随着ZS的上 升而增加；感受器B的感应电压UBS又随US增加。
6.2 电屏蔽
电屏蔽设计： ➢屏蔽体必须良好接地 ➢正确选择接地点 ➢合理设计屏蔽体的形状 ➢注意屏蔽体材料的选择
6.3 磁屏蔽
对于高频磁场屏蔽：
➢其屏蔽原理是利用电磁感应现象在屏蔽体 表面所产生的涡流的反磁场来达到屏蔽的目 的，也就是说，利用了涡流反磁场对于原骚 扰磁场的排斥作用，来抑制或抵消屏蔽体外 的磁场。 ➢高频磁场的屏蔽采用的是低电阻率的良导 体材料，例如铜、铝等。
6.3 磁屏蔽
开口或缝 隙正确
开口或缝 隙不正确
接缝的连接工艺及结构对屏蔽效能的影响较大，应 根据使用要求合理地设计，常用的连接方式有熔焊、 点焊、铆钉和螺钉连接。熔焊时应采用与本体材料 相同的焊条，使接缝具有最佳的屏蔽性能。
•点焊和铆接时，在接缝处应有足够的重叠。
•螺钉连接时，在交接处同 样应有足够的重叠和尽可 能小的螺钉间距。 •磁屏蔽体在机械加工全 部完成之后进行退火处理。 •双层磁屏蔽。
6.2 电屏蔽
+Q A
+Q
-Q A
B
+Q
-Q A
B
+Q
(a)孤立带电导体A
(d)孤立屏蔽体置于 外界场中
(b)导体B包围带电 (c)静电屏蔽 导体A的情况
场的观点看，电屏
蔽的实质是干扰源
发出的电力线被终
止于屏蔽体，从而
切断了干扰源与感
(e)屏蔽体接地 受器之间电力线的 交连。
6.2 电屏蔽
A
C1
屏蔽效能的新定义： Andrew C. Marvin, etc. A proposed new definition and measurement of the shielding effect of equipment enclosures[J]. IEEE trans. on EMC 46(3),459-468,2004
6.2 电屏蔽
电屏蔽的实质是减小两个回路（或两个元件、组件） 间电场感应的影响。
电磁场理论表明，置于静电场中的导体在静电平衡 的条件下，具有下列性质：
导体内部任何一点的电场为零； 导体表面任何一点的电场强度矢量的方向 与该点的导体平面垂直； 整个导体是一个等位体； 导体内部没有静电荷存在，电荷只能分 布在导体的表面上。
C3
C4
C3C5 C2C5 /(C2
C5 )
(C2
C5 )
UA
在A、B间加入屏蔽金属板S以后，B的感应电压U'BS 在下述情况下可能比无屏蔽时更大。当屏蔽体离地较
远，使C3C4；若还有C3C2C5/(C2C5)，则
U B S
C5 C2＋C5
UA
6.2 电屏蔽
C'1
C'1
S
A
B
A
C3
C5
C3
UA
C4
UA
B
C2
UB
U
＝ C1 B C1＋C2
U
A
为减小UB，可增大C2，因此在电子设备中对一些敏感 导线或元件应贴近金属板或地线布置；另一方面应减
小C1，在布局时使干扰源和感受器尽可能远离。
A
6.2 电屏蔽
UA
C'1
S
A
B
C3
C5
UA
C4
US
C2
U'BS
C1
B
C2
UB
U
＝ C1 B C1＋C2
U
A
UB S
U
A
实际上由于屏蔽金属板不是无限大，并非完全无缝隙 的封闭体，在A、B间总还存在剩余电容C'1，由于C'1 的作用，屏蔽后在B上的感应电压UBS为
U
＝
BS
C1 C1＋C2＋C5
UA
C1 C2＋C5
UA
6.2 电屏蔽
C'1
S A
从电路的观点分析， 屏蔽体起着减小干扰 源和感受器之间分布 电容的作用。
电磁屏蔽的作用原理是利用屏蔽体对电磁能流 的反射、吸收和引导作用。
6.1 屏蔽及屏蔽效能
电磁屏蔽的类型
电磁 屏蔽
电场 屏蔽
静电 交变电 屏蔽 场屏蔽
磁场 屏蔽
低频磁 高频磁 场屏蔽 场屏蔽
电磁 屏蔽
6.1 屏蔽及屏蔽效能
SEdB 10 lg(P0 / P1)
或 SEdB 20 lg(E0 / E1) 或 SEdB 20 lg(H0 / H1)
US
C2
U'BS
UA
S B
C5 C2
U'BS
UB S
C3
C4
C3C5 C2C5 /(C2
C5 )
(C2
C5
)
UA
如果把屏蔽金属板良好接地，就可认为C4，US 0， 因此U'BS 0，即获得良好的屏蔽效能。
6.2 电屏蔽
C'1
S A
C3 UA
A
C1
UA
B
C2
UB
B
C5 C2
U'BS
U
＝ C1 B C1＋C2
H0
H1
6.3 磁屏蔽
磁屏蔽是通过屏蔽盒(罩)的高磁导性能，即低磁阻 来实现的。设计时，需仔细考虑屏蔽体的接缝与孔 洞的处理：
➢合理布置接缝与磁场的相对方位
(a)接缝切断漏磁通 (b)接缝顺着漏磁通
6.3 磁屏蔽
➢正确布置通风孔
开口或缝 隙正确
开口或缝 隙不正确
铁磁 材料
6.3 磁屏蔽
➢合理的结构与工艺
A(UA) ZA CA
GA
S
CB Ug
B
A
ZB
Ig
UA
GS
GB
C'1
C3 C4
S B
C5 C2
US
U'BS
主要内容
6.1 屏蔽及屏蔽效能 6.2 电屏蔽 6.3 磁屏蔽 6.4 电磁屏蔽 6.5 薄膜屏蔽
6.3 磁屏蔽
对于低频磁场(包括恒定磁场)屏蔽：
➢涡流的屏蔽作用很小； ➢主要有赖于高磁导率材料所具有的高磁导 率起磁分路作用。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
6.1 屏蔽及屏蔽效能
SE/dB 屏蔽的能量/ % 屏蔽的场强/ %
10
90
68
20
99
90
30
99.9
96.8
40
99.99
99
50
99.999
99.68
60
99.9999
99.9
…
…
…
100 99.99999999
99.999
主要内容
6.1 屏蔽及屏蔽效能 6.2 电屏蔽 6.3 磁屏蔽 6.4 电磁屏蔽 6.5 薄膜屏蔽
主要内容
6.1 屏蔽及屏蔽效能 6.2 电屏蔽 6.3 磁屏蔽 6.4 电磁屏蔽 6.5 薄膜屏蔽
6.1 屏蔽及屏蔽效能
抑制以场的形式造成干扰的有效方法是电磁屏 蔽。
所谓电磁屏蔽就是以某种材料（导电或导磁材 料）制成的屏蔽壳体（实体的或非实体的）将 需要屏蔽的区域封闭起来，形成电磁隔离，即 其内的电磁场不能越出这一区域，而外来的辐 射电磁场不能进入这一区域（或者进出该区域 的电磁能量将受到很大的衰减）。
B
C3
C5
UA
C2
U'BS
ZS US
另外，屏蔽体接地时总有接地阻抗存在，特别是当屏 蔽体通过中介导线接地时，接地阻抗还与频率有关。 屏蔽体接地线在时变场作用下流过地电流时，接地阻 抗ZS的压降使屏蔽体的电位US不为零，并随着ZS的上 升而增加；感受器B的感应电压UBS又随US增加。
6.2 电屏蔽
电屏蔽设计： ➢屏蔽体必须良好接地 ➢正确选择接地点 ➢合理设计屏蔽体的形状 ➢注意屏蔽体材料的选择
6.3 磁屏蔽
对于高频磁场屏蔽：
➢其屏蔽原理是利用电磁感应现象在屏蔽体 表面所产生的涡流的反磁场来达到屏蔽的目 的，也就是说，利用了涡流反磁场对于原骚 扰磁场的排斥作用，来抑制或抵消屏蔽体外 的磁场。 ➢高频磁场的屏蔽采用的是低电阻率的良导 体材料，例如铜、铝等。
6.3 磁屏蔽
开口或缝 隙正确
开口或缝 隙不正确
接缝的连接工艺及结构对屏蔽效能的影响较大，应 根据使用要求合理地设计，常用的连接方式有熔焊、 点焊、铆钉和螺钉连接。熔焊时应采用与本体材料 相同的焊条，使接缝具有最佳的屏蔽性能。
•点焊和铆接时，在接缝处应有足够的重叠。
•螺钉连接时，在交接处同 样应有足够的重叠和尽可 能小的螺钉间距。 •磁屏蔽体在机械加工全 部完成之后进行退火处理。 •双层磁屏蔽。
6.2 电屏蔽
+Q A
+Q
-Q A
B
+Q
-Q A
B
+Q
(a)孤立带电导体A
(d)孤立屏蔽体置于 外界场中
(b)导体B包围带电 (c)静电屏蔽 导体A的情况
场的观点看，电屏
蔽的实质是干扰源
发出的电力线被终
止于屏蔽体，从而
切断了干扰源与感
(e)屏蔽体接地 受器之间电力线的 交连。
6.2 电屏蔽
A
C1
屏蔽效能的新定义： Andrew C. Marvin, etc. A proposed new definition and measurement of the shielding effect of equipment enclosures[J]. IEEE trans. on EMC 46(3),459-468,2004
6.2 电屏蔽
电屏蔽的实质是减小两个回路（或两个元件、组件） 间电场感应的影响。
电磁场理论表明，置于静电场中的导体在静电平衡 的条件下，具有下列性质：
导体内部任何一点的电场为零； 导体表面任何一点的电场强度矢量的方向 与该点的导体平面垂直； 整个导体是一个等位体； 导体内部没有静电荷存在，电荷只能分 布在导体的表面上。
C3
C4
C3C5 C2C5 /(C2
C5 )
(C2
C5 )
UA
在A、B间加入屏蔽金属板S以后，B的感应电压U'BS 在下述情况下可能比无屏蔽时更大。当屏蔽体离地较
远，使C3C4；若还有C3C2C5/(C2C5)，则
U B S
C5 C2＋C5
UA
6.2 电屏蔽
C'1
C'1
S
A
B
A
C3
C5
C3
UA
C4
UA
B
C2
UB
U
＝ C1 B C1＋C2
U
A
为减小UB，可增大C2，因此在电子设备中对一些敏感 导线或元件应贴近金属板或地线布置；另一方面应减
小C1，在布局时使干扰源和感受器尽可能远离。
A
6.2 电屏蔽
UA
C'1
S
A
B
C3
C5
UA
C4
US
C2
U'BS
C1
B
C2
UB
U
＝ C1 B C1＋C2
U
A
UB S
U
A
实际上由于屏蔽金属板不是无限大，并非完全无缝隙 的封闭体，在A、B间总还存在剩余电容C'1，由于C'1 的作用，屏蔽后在B上的感应电压UBS为
U
＝
BS
C1 C1＋C2＋C5
UA
C1 C2＋C5
UA
6.2 电屏蔽
C'1
S A
从电路的观点分析， 屏蔽体起着减小干扰 源和感受器之间分布 电容的作用。
电磁屏蔽的作用原理是利用屏蔽体对电磁能流 的反射、吸收和引导作用。
6.1 屏蔽及屏蔽效能
电磁屏蔽的类型
电磁 屏蔽
电场 屏蔽
静电 交变电 屏蔽 场屏蔽
磁场 屏蔽
低频磁 高频磁 场屏蔽 场屏蔽
电磁 屏蔽
6.1 屏蔽及屏蔽效能
SEdB 10 lg(P0 / P1)
或 SEdB 20 lg(E0 / E1) 或 SEdB 20 lg(H0 / H1)
US
C2
U'BS
UA
S B
C5 C2
U'BS
UB S
C3
C4
C3C5 C2C5 /(C2
C5 )
(C2
C5
)
UA
如果把屏蔽金属板良好接地，就可认为C4，US 0， 因此U'BS 0，即获得良好的屏蔽效能。
6.2 电屏蔽
C'1
S A
C3 UA
A
C1
UA
B
C2
UB
B
C5 C2
U'BS
U
＝ C1 B C1＋C2
H0
H1
6.3 磁屏蔽
磁屏蔽是通过屏蔽盒(罩)的高磁导性能，即低磁阻 来实现的。设计时，需仔细考虑屏蔽体的接缝与孔 洞的处理：
➢合理布置接缝与磁场的相对方位
(a)接缝切断漏磁通 (b)接缝顺着漏磁通
6.3 磁屏蔽
➢正确布置通风孔
开口或缝 隙正确
开口或缝 隙不正确
铁磁 材料
6.3 磁屏蔽
➢合理的结构与工艺
A(UA) ZA CA
GA
S
CB Ug
B
A
ZB
Ig
UA
GS
GB
C'1
C3 C4
S B
C5 C2
US
U'BS
主要内容
6.1 屏蔽及屏蔽效能 6.2 电屏蔽 6.3 磁屏蔽 6.4 电磁屏蔽 6.5 薄膜屏蔽
6.3 磁屏蔽
对于低频磁场(包括恒定磁场)屏蔽：
➢涡流的屏蔽作用很小； ➢主要有赖于高磁导率材料所具有的高磁导 率起磁分路作用。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
6.1 屏蔽及屏蔽效能
SE/dB 屏蔽的能量/ % 屏蔽的场强/ %
10
90
68
20
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99.68
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…
…
…
100 99.99999999
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主要内容
6.1 屏蔽及屏蔽效能 6.2 电屏蔽 6.3 磁屏蔽 6.4 电磁屏蔽 6.5 薄膜屏蔽