最新[工学]第四章_电磁兼容课件屏蔽问题讲学课件

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到观测点距离 r
距离小于/时，称为近场区，大于/时称为远场区。
近场区中，波阻抗小于377，称为低阻抗波（磁场波）；波阻抗大
377， 称为高阻抗波（电场波）。波阻抗随距离而变化 。
远场区，波阻抗仅与电场波传播介质有关，空气为377。 18
场强
B－多次反射修正因子
B
吸收损耗A
R1
R2
泄漏
距离
实心材料对电磁波的反射和吸收损耗使电磁能量被大大衰减，将电
场和磁场同时屏蔽，即电磁屏蔽。
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波
阻 抗
E/H
377
波阻抗的概念（前述）
电场为主 E 1/ r3 H 1 / r2 平面波 E 1/ r H 1/ r
EMC-4
磁场为主 H 1/ 能
EMC-4
屏蔽前场强 E1, H1
屏蔽后场强 E2，H2
对电、磁场和电磁波产生衰减的作用就是电磁波屏蔽, 屏蔽作用的大小用屏蔽效能度量:
SE = 20 lg ( E1/ E2 ) , SH = 20 lg ( H1/ H2 ) dB 衰减量与屏蔽效能的关系
例：40dB, 衰减比＝1/100
的第三种机理，称为多次反射修正因子，用B表示。
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EMC-4
屏蔽效能的第一种机理－电磁能的反射是因为空气－金属界面上阻 抗不匹配而发生的。反射系数为
Zs ZW
Zs ZW
吸收损耗
EE0exejx
Z W ——辐射场的波阻抗 Z s ——金属板的波阻抗
2
第三种机理，称为多次反射修正因子：
E
＝
1
E
＝
2
GJB151A的机箱：60dB
一般商业的机箱： 40dB
军用屏蔽室： 100dB
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屏蔽机理
EMC-4
设金属平板左右两侧均为空气，因而在左右两个界面上出 现波阻抗突变，入射电磁波在界面上就产生反射和透射。
电磁能（波）的反射，是屏蔽体对电磁波衰减的第一种机 理，称为反射损耗，用R表示。
一定频率后涡流不再随着频率升高，说明涡流
产生的反磁场已足以排斥原有的干扰磁场，从
而起到屏蔽作用。
EMC-4
屏 蔽 Rs 体 电 阻
Rs/L
频率
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电磁屏蔽
EMC-4
时变电磁场中，电场和磁场总是同时存在的，通常所说的屏蔽，多指电 磁屏蔽。电磁屏蔽是指同时抑制或削弱电场和磁场。
电磁屏蔽一般也是指高频交变电磁屏蔽(10kHz ~ 40GHz)。 在频率较低（近场区，近场随着骚扰源的性质不同，电场和磁场的大小
的宽度。如果开缝切断了涡流的通路则将大大影响金属盒的
屏蔽效果。
另一种解释，趋肤效应－热损
耗
2
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屏蔽体和线圈的等效电路
涡流
is
jM i jLs Rs
当 Ls （高Rs频）时，
is
M Ls
i
当 Ls（低Rs频）时
is
j M Rs
i
低频时涡流很小，涡流的反磁场不足以完全
is
M/L
排斥原干扰磁场，此法不适用于低频磁场屏蔽
EMC-4
屏蔽是利用感应涡流的反磁场排斥原骚扰磁场而达到屏蔽
的目的，涡电流的大小直接影响屏蔽效果。屏蔽体电阻越小
产生的感应涡流越大而且屏蔽体自身的损耗也越小。
所以高频磁屏蔽材料需用良导体。 注：因为高频时铁磁材料的磁性损耗(包括磁滞损耗和涡流
损耗)很大，导磁率明显下降。 铁磁材料的屏蔽不适用于高频磁场屏蔽。 屏蔽盒上缝的方向必须顺着涡流方向并且要尽可能地缩小缝
[工学]第四章_电磁兼容课 件屏蔽问题
主要内容
概述 电场屏蔽 低频磁场屏蔽 高频磁场屏蔽 电磁屏蔽
孔洞的屏蔽效能
EMC-4
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EMC-4
EMC-4
EMC-4
EMC-4
EMC-4
静磁场屏蔽
例 无限长磁性材料圆柱腔的静磁屏蔽效能
应用分离变量法得
H 0 1 2r b a
H1
a b
H1
1
H 0 2r b a
可见 铁磁材料的磁导率越大屏蔽效能越高，屏蔽层的厚度 增加也会加大屏蔽效能。但是增加屏蔽层的厚度的做法并 不经济。最好采用多层屏蔽的方法？？
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低频磁场屏蔽
EMC-4
低频：100 kHz以下 屏蔽原理：利用高磁导率的铁磁材料(例如铁、硅钢片，其磁
导率约为 103 1040）对骚扰磁场进行分路，把磁力线集中在
透射入金属板内继续传播，其场量
振幅要按指数规律衰减。场量的衰 减反映了金属板对透射入的电磁能 R
量的吸收，电磁波衰减的第二种机 理．称为吸收损耗，用A表示
t
A
B
在金属板内尚未衰减掉的剩余能量达到金属右边界面上时， 又要发生反射，并在金属板的两个界面之间来回多次反射。 只有剩余的一小部分电磁能量透过屏蔽的空间。电磁波衷减
e t ( 1 m a ) ( 1 a m ) e 3 tm a 2 ( 1 a m ) ( 1 m a )
三次反射(吸收过程)
五次反射(吸收过程)
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实心材料屏蔽效能
EMC-4
入射
A R1
R2
反射
SE ＝ R1 ＋ R2 ＋ A＋B
＝ R＋ A＋B
透射
R－ 反射损耗
A－吸收损耗
其内部通过，限制在空气中大量发散。
H2
H0
R0 Rm
H1
磁路方程
Um , Rm
Rm l s
H1
R0
H0
磁力线集中在其内部 (Rm)通过
Rm H2
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结论：
EMC-4
磁导率越高、截面积越大，则磁路的磁阻越小，集中在磁 路中的磁通就越大，在空气中的漏磁通就大大减少。
用铁磁材料作的屏蔽罩，在垂直磁力线方向不应开口或有 缝隙。因为若缝隙垂直于磁力线，则会切断磁力线，使磁 阻增大，屏蔽效果变差。
(主动屏蔽)
(被动屏蔽)
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高频磁场屏蔽
EMC-4
法拉第电磁感应定律，楞次定律，
高频磁场的屏蔽采用的是低电阻率的良导体（铜、铝）
屏蔽原理: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，即利用了涡流反向磁场对于原骚扰磁场的排斥作用，抑 制或抵消屏蔽体外的磁场。
H＝0 涡流产生的反向磁场增强了金属板侧面的磁场使磁力线在金属板侧面绕行而1过0 。
有很大差别。
高电压小电流骚扰源以电场为主（电准稳态场－忽略了感应电压），磁场 骚扰较小（有时可忽略）。
低电压高电流骚 扰 源 以 磁 场 骚 扰 为 主（磁准稳态场－忽略了位移电 流），电场骚扰较小。
随着频率增高，电磁辐射能力增加，产生辐射电磁场，并趋向于远场骚 扰。远场骚扰中的电场骚扰和磁场骚扰都不可忽略，因此需要将电场和 磁场同时屏蔽，即电磁屏蔽。