2屏蔽技术

在一定条件下，金属箔越薄， 屏蔽效能越高
• 有人对0.036ｍｍ、0.107ｍｍ和0.249mm三种 不同厚度的电解铜箔屏蔽效能进行实测，结 果表明0.036ｍｍ厚的电解铜箔材料屏蔽效能 最好。由计算和实测可以看出．谢昆诺夫公 式在高频和屏蔽体厚度很薄的情况下是不适 用的。（见课本P５０表２－１） • 频率和厚度又是有关的：由电磁场理论可知， 电磁波在良导体中的衰减很快，用集肤深度δ 表示：
• 在均匀屏蔽理论中是把金属板屏蔽体看成是 无洞、无孔、无缝隙、地为无限大的均匀平 面，屏蔽效能主要是由屏蔽方式和屏蔽材料 决定的。 • 目前，供评定屏蔽材料用的屏蔽效能计算公 式，常用的是谢昆诺夫公式。它是利用传输 线原理，在屏蔽板是薄的无限大平面和入射 波为垂直入射的横电磁波条件下成立时，用 一段长度为屏蔽板厚度ｔ，特性阻抗为屏蔽 本征阻抗的有损耗传输线代替金属屏蔽板，
• (3)材料特性，这是选择屏蔽材料主要考虑的 问题，即由屏蔽材料的吸收损耗和反射损耗 来选择。 • 金属箔应选择电导率σ大的非铁磁性材料。 • 金属网应选择电导率σ大的非铁磁性材料。 • 有关金属板屏蔽材料应该这样选择： • 低阻抗磁场选择吸收损耗A1大的金属； • 高阻抗电场和平面波选择反射损耗A2大的金 属； • 磁场和平面波选择吸收损耗大的铁磁性金属 材料
2.5专ห้องสมุดไป่ตู้的屏蔽材料和元件
• 为使一些特殊应用场合下的屏蔽，例如非永 久性开口的屏蔽或者通过连接器进出屏蔽系 统的滤波器的屏蔽能保持必要的屏蔽效果， 研制了各种专门的屏蔽材料和元件
• １ ．衬垫 金属接缝处的配合表面，通常 难于作得十分规则，这就要导致不允许的电 磁泄漏。如果将一种具有导电性能的衬垫材 料堵塞在接续中间，就可以在不提高接合面 加工精度的情况下，使接缝具有较高的电磁 屏蔽能力。
集肤深度δ控制理论
频率高则集肤深度小，就是说屏蔽效果相同时，频 率高，则屏蔽体厚度就小。
涡流效应控制理论
• 在外界电磁场作用下，屏蔽 体内感应的电流产生一个电 磁场，后者在外界电磁场作 用下，屏蔽体内感应的电流 产生一个电磁场，后者抵偿 了引起电流的外界电磁场。 这种在屏蔽体内感应的电流， 可以看成是涡流。 • 为了获得有效的屏蔽作用， 屏蔽体的厚度应近似于屏蔽 体中电磁波波长λr,频率越高 涡流效应就越显著。 • 一般屏蔽体的厚度ｔ应大于 集肤深度δ
金属管焊在一起构成的，其中每一个金属管都起着波导衰减器的作用）
等。
金属网的屏蔽效能的计算
• 磁场
实践证明，即使非常密织的金属网，其屏蔽效 能也比金属板差很多。特别在高频时就差得很 明显。当需要100dB以上的屏蔽效能时。必须采 用双层和多层金属网屏蔽。
2.1.4
低频磁场屏蔽
从狭义角度，是指甚低频(VLF)和极低频(ELF)的磁场屏 蔽。 主要屏蔽机理是利用高导磁材料具有低磁阻的特性，使 磁场尽可能通过磁阻很小的屏蔽壳体，而尽量不扩散到 外部空间。屏蔽壳体对磁场起磁分路作用。其屏蔽效能 主要取决于屏蔽 材料的磁导率μ；
2.2 屏蔽效能
• 屏蔽壳体可以做成金属隔板式、盒式， 也可以作成电缆屏蔽和连接器屏蔽。 • 屏蔽的壳体一般有实芯型、非实芯型(如 金属网)和金属编织带几种类型，后者主 要用作电线的屏蔽。 • 各种屏蔽体的性能，均用该屏蔽体的屏 蔽效果来表示。
• • • •
屏蔽效能用下述方式来定义： (1)用相应的磁场比； (2)用相应的电场比； (3)用场内所讨论的点在屏蔽插入前、后的功 率密度比； • (4)屏蔽前表面入射波场强与这表面辐射出场 强之比，于是 • 屏蔽效能SE(Shielding Effectiveness)为
2.4屏蔽的应用
• 1．设备组件的屏蔽 • 有些设备内部有发电机、电动机、继电器、 变压器等元件，它们产生的电磁场对设备里 的敏感部件有干扰，有时无法工作。这时需 要将干扰源和敏感部件进行屏蔽处理。 • 2．连接器的屏蔽 • 对电缆端头、螺钉、沟槽、螺栓、垫圈进行 屏蔽，从面消除由于它们处理不当而引起的 电磁干扰。
在传输线上传播的理论类似，而且计算也方便，精度也高，是 当前广泛采用的一种分析方法。）
•
(2)涡流效应：电磁波在金属壳体上产生感应涡流， 而这些涡流又产生了与原磁场反相的磁场，抵消削弱 了原磁场而达到屏蔽作用。（这种方法忽略磁导率的因子，
误差大，应用受到局限）
•
(3)电磁失量分析：用电磁失量方程来分析，精确度 很高。（由于计算复杂也受到一定限制）
１．静电屏蔽
• 消除两个设备、装置及电路之间由于分布电 容藕合所产生的静电场干扰称之为静电屏蔽。 • 屏蔽的机理：利用低阻金属材料制成容器使 其内部的电力线不传到外部，而外部的电力 线也不影响到内部，把电场终止在屏蔽壳体 接地来实现 • 由电磁场理论可知，导体在电场中要产生静 电平衡，导体是个等位体，导体表面是个等 位面，即导体内部的静电场为零．也就是说 导体不让电力线通过。
续表
表
高阻抗场对钢、铝、铁的反射损耗
2．材料选择
• (1)价格与加工工艺，坡莫合金在热处理 和加工过程中会降低μ值，一般不宜采用。 • 铝不易焊接，一般也不宜采用。 • (2)耐腐蚀性，因为屏蔽材料都属于金属 材料，所以在盐雾气候和潮湿条件下会 使异种材料连接处发生电化学腐蚀和自 身的锈蚀。所以应选择有镀层保护的金 同材料、耐腐蚀性强的材料。
4.非实心型屏蔽
• 应用场合包括： • (1)需要带眼的屏蔽 • (2)需要设置通风孔、电缆或导线的进出孔、 照明孔、照伤孔、加水孔和电表的安装孔等； (3)为便于人们查看而留且的屏蔽不连续。这 种不连续包括紧密连接的两金属面间的接缝 (如两金属板用铆接或螺钉紧固时残留的缝隙) 和两金属板间置入金属衬垫后形成的开口和 缝隙。 • 非实心型屏蔽包括金属网屏蔽、金属编织 物屏蔽和蜂房式金属结构屏蔽（用许多并列的六角形
• 4．电缆的屏蔽 • 电缆是传送信息的途径，也是干扰的传送途 径，电缆可在各种电磁环境敷设，高电平电 缆辐射干扰，低电平电缆感受干扰，而且电 缆又是成束地敷设的，其藕合干扰也不小。 为了衰减辐射干扰和降低感受度，对电缆要 进行屏蔽，为此屏蔽又是电缆去耦的方法， 并要良好接地才能达到好的屏蔽效果。
选用、成型和安装射频衬垫材料时，必须遵循 的准则：
• 应把衬垫放置于接缝、盖板缝和边角等容易形成射频辐射的地 方。但是，衬垫的总面积应尽可能小一些。 • 为使衬垫具有良好的射频密封作用，外加的紧固力应不小于 1.2kg／cm，使能破坏衬垫表面的防护膜，实现良好的低阻接触。 • 为了避免衬垫承受过大的压力，在某些接缝中可以设置必要的 “止动销”。 • 对于需要多次使用的衬垫外加紧固力不应超过材料弹性极限的 33％。 • 如果衬垫表面受到腐蚀，则其射频屏蔽效果将降低。因此，应 正确选择接合金属，以尽量减小腐蚀并排除电解液作用于不同 金屑表面的可能。 • 应根据实际环境温度的要求，选择合适的衬垫材料。
金属板的屏蔽效能SE(dB)为SE=A1+A2+A3
A1—吸收损耗(dB)； A2—第一内边界、第二边界的反射功率损耗之和(dB)，A 2=R1+R2； A3—屏蔽的内表面之间的多次反射的因素(dB)。若A1＞15dB时, A3可忽略。
r—干扰源离金属板的距离(m)。
当Al＜10 时，A3可 以直接从 图—37中 查得。
要达到静电屏蔽的目的， 一定要将屏蔽壳体接地
要求屏蔽外壳接地电阻愈低愈好。一般设计在1欧以下
2. 电磁屏蔽
电磁屏蔽 用金属和磁性材料对电场和磁场即 电磁波进行隔离称之为电磁屏蔽。（这种屏蔽
通常用在10kHz以上高频段中）
• 1．屏蔽原理 ：
• （１)传输线理论：将屏蔽壳体比作为传输线，并认 为辐射场通过金属时，在外表面被反射一部分，部分 在金属内传播：被吸收而受到衰减。（这一理论与行波
第二章 屏蔽技术
• ２．１电磁屏蔽原理 屏蔽的定义 利用磁性材料或者低阻金属材 料（铝、铜）等制成容器将需要隔离的设备、 装置、电路全部包起来称之为屏蔽。 屏蔽的作用：其一是将容器里的设备、装置、 电路不去干扰容器外边的接收器， 其二是容器外边的电磁干扰源对容器里 边的接收器不构成干扰。 屏蔽的分类： 静电屏蔽：主要防止静电藕合干扰； 屏蔽 磁屏蔽：主要防止低频磁场干扰； 电磁屏蔽：主要防止高频场的干扰。
对指簧的要求
• 一个成功的指簧设计，应考虑到它可能 承受的最大机械冲击范围，并使指簧实 现多线接触。指簧应有较长的寿命，也 就是即使开关工作几千次以上，指簧仍 应有足够大的、足以破除表层氧化膜和 清除灰尘并对接合面继续保持强大压触 作用的能力。
３ 导电涂层
• 导电涂层包括用各种涂敷方法形成的金属导 电层、导电导磁胶带或其它专用的涂敷材料， 如用来填堵屏蔽缝隙的导电膏， • 表面涂敷方法 • 形成表面导电层的方法有：在塑料表面涂 敷金属填充涂料；真空金属化；热喷涂；电 镀和粘贴压敏金属箔（背面涂有粘合剂的金属箔，经常用
• 3．设备的屏蔽 • 设备的外壳对内部易受干扰的组件进行屏蔽 保护，此时设备的外壳要按屏蔽要求来设计。 但其壳体为了电源线、控制线、信导线的输 入、输出线等，还有散热，通风等原因需在 壳体上开孔开窗，这就造成电气不连续．使 屏蔽效能大大降低，造成外壳泄漏或易受干 扰。在小窗上装上金属网或者使孔隙的尺寸 满足最小波长的要求(对缝隙的直线尺寸要求 小于1／10波长．洞孔尺寸小于1／5波长)。在 结构装配上要充分考虑屏蔽性，要装导电性 填料或金属密封垫片。
２．３ 屏蔽材料的选择
• １．屏蔽效能 • 屏蔽材料，其中包括小孔金属材料(如金属网、 冲孔金属板)、伪均匀金属材料(如金属化喷涂) 和实心金属材料(加金属箔、金属板等)。这些 材料可以分成两类： • 铁磁性材料和非铁磁性材料。除极簿的金属 箔以外，都可以按式
• 来计算屏蔽效能。
• 计算结果表明，有些金属对电磁波的吸收损耗很大 (见表6—4) 如镍钢为3．54dB/ μ m，坡莫合金为 2．528dB／μm。但是由于它们的价格昂贵，而局限 了它们的用途。因此只有在常用的金属，如铜、铝、 铁中加以考虑来选择。
影响屏蔽效果的大小的因素：
• 1.与屏蔽材料的性能有关， • 2.与辐射频率、屏蔽体与辐射源的距离、以及 壳体上可能存在的各种不连续的形状和数量 有关。 • 在进行屏蔽设计时，应先了解待屏蔽区域屏 蔽前的场强及屏蔽以后允许的场强分别是多 少，两者的差值即为所需的屏蔽效果。
3．均匀屏蔽(金属板屏蔽体)
薄膜屏蔽
• 若在某一屏蔽层传播的电磁波波长为λ， 该屏蔽层的厚度为ｄ，则把d＜ λ ／４ 的屏蔽称为薄层屏蔽。 • 屏蔽层厚度小于 λ ／4时，屏蔽效果几 乎与频率无关。而厚度大于λ ／4时，由 于A3趋于零，屏蔽效果将随频率升高而 增加，从而成为频率的函数。
随着频率增加，
材料的电导率σ 也起一定作用。 图中A是磁场源，B是接受设备，C是磁场屏蔽体
低频磁场屏蔽材料选择原则：
• (1)屏蔽层的开口或缝隙处不能切断磁力线 （见课本P44图２－７） • (2)屏蔽材料的磁导率要足够高； • (3)屏蔽体直径要小； • (4)屏蔽层数要满足要求； • (5)屏蔽层厚度要厚。 • 不能用于高频，否则，由于磁性损耗导至导 磁率明显下降。
来连结由于结构缝隙所形成的导电表面断裂，以保持屏蔽的完整性。这 类缝隙，一般是无法用前面讨论的几种涂敷方法连接起来的。压敏金属 箔除可以用来覆盖接缝及各种槽隙外在波导的应用中，它也是一种很有 用的屏蔽材料，因为可以利用它把相邻的两个表面联接起来，还可以利 用它把处于正、反两面的导电电路联接起来。）等。
2 弹性指簧
• 弹性指簧通常安装于门框上，如微波烘 箱的箱门以及用作电磁干扰试验室的房门。 它必须保证门关上后，射频能量无法从门缝 中穿过。当需要通过一个开口经常进出时， 弹性指簧则被当作射频衬垫使用。 • 为此，不但要求弹性指簧能够保持接触面的 射频屏蔽完整性，而且也要求它能够提供跨 配合表面的地接触。 • 弹性指簧一般制成平直的条带形状，但有时 也制成弯角形状，此外，当用它为穿过面板 的金属旋转轴提供接地通路时，弹性指簧应 作成圆环形状。