屏蔽效能的计算

r
1.064 0.61 0.35 0.02 0.038 0.17
r
1 1 1 200 1500 180
rr
1.03 0.70 0.59 2.00 7.59 5.53
r r
1.03 0.78 0.59 0.01 0.0051 0.031
例2 设环状辐射源频率f =15 kHz, 在与辐射源相距50cm处有厚
另外，不同的金属表面处理也会对反射损耗产生不同的 影响。
高导电性钝化处理不影响反射损耗； 阳极氧化处理，将增大金属表面的电阻率，使反射
损耗大幅度降低； 绝缘涂层不会影响反射系数； 含导电性颗粒的漆，对反射系数影响较大；
3. 多重反射修正因子 B
B 2l0 g 1 Z Z s s Z Z 21 0 .1 0 A (c0 .2 oA 3 s js0 i.2 n A ) 3 (d)B
为解决强磁场下，屏蔽材料的磁饱和问题，可采用双 层屏蔽。
H0
H1
H2
低导磁率 高饱和强度材料
高导磁率 低饱和强度材料
另一种较常用的复合屏蔽，是在高导磁材料表面涂覆 高导电材料。
抗干扰技术之 屏蔽、滤波与保护
EMC
连续的周期型干扰 （窄带干扰）
系统高次谐波 载波通讯 无线电通讯干扰 高频保护
现
场
脉冲型干扰
电
（宽带干扰）
磁
干
扰
白噪 （宽带干扰）
周期性 脉冲干扰
电力电子器件动作产生的高频涌流 （可控硅整流、静止无功补偿器等）
高压线路上的电晕放电
随机性
其它电气设备的内部放电
脉冲干扰
分接开关动作产生的放电
电机启动产生的电弧放电
接触不良或悬浮电极放电
各种冲击波产生的高频电流脉冲
设备热噪声
地网中的噪声
设备动力电源线、继电保护线路以及各
种信号线路耦合进入的随机噪声
图1 现场电磁干扰分类表
电磁干扰源
音频噪声
传导射频干扰
16Hz 1250Hz 20 kHz
50Hz
2kHz
150kHz
50MHz 300MHz 1GHz
但其近场分布有较大的不同：
小环天线，表现为低电压、大电流，其辐射场主要 为磁场
短单极天线，表现为高电压、小电流，其辐射场主 要为电场
§ 6.1.2 屏蔽原理
SEE 20lgE E10 SE H20lgH H10
(dB) (dB)
（6-2）
上式中，E0H0为未屏蔽时测得的场强， E1H1为屏蔽后测 得的场强。
（6-1）
例1 如果屏蔽体局干扰源的距离d =1 m，根据判别条件
d = / 2 = 1 m
可求出相应的临界频率
f0 = c / = 47.0的辐射可认为是远场平面波； 而当频率 f < f0时，则可看作是近场。
对于常见两种天线：小环天线和短单极天线，两者远场 的电磁场分布特性是基本一致的。
金属板的综合屏蔽效能可表示为：
SE = A + R + B (dB)
（6-3）
A — 吸收损耗；R — 反射损耗； B — 多重反射修正因子。
1. 吸收系数 A
A0.13 t 1 frr (d)B
（6-4）
t — 金属板厚度(mm)； f—辐射频率； r—金属板相对导磁率； r—金属板相对导电率。
现场主要 辐射源
无线电干扰 射频干扰 移动通讯干扰 （900MHz\1.8GHz） 雷达干扰 交流干扰
§ 6.1.1 近场与远场
小环天线与短单极天线的波阻抗 Z 与距离r 的关系
电磁干扰沿空间的传播是以电磁波的方式进行的， 可分为近场和远场。
近场与远场的判别条件为
d = / 2
d为临界距离， 为辐射信号的波长。
近场高频磁场，应采用高导电率金属，因频率较高时，磁 损将增加，高磁导率材料的屏蔽效果并不理想。
远场电磁屏蔽应采用高导电率金属并良好接地。
实践表明，低频磁场是在线监测中最难屏蔽的，主要因为，
低频 —— 吸收损耗 A 小 磁场 —— 反射损耗 R 小 屏蔽低频磁场主要采用高导磁率材料，以提高吸收损 耗。但应注意以下问题。 1. 材料手册上通常给出的是直流下的磁导率。但一般直流 时磁导率越高，随频率的升高，下降的也越快。 2. 高导磁率材料在经过加工或受到冲击时，导磁率会明显 下降。 3. 高导磁率材料会在强磁场中饱和，丧失屏蔽效能。
度t=0.5mm厚的铝制屏蔽机箱，其屏蔽效能可作如下估计，
由于 d <<2/，属近场干扰，且干扰场强以磁场为主。
R H7.6 4 1l0 g r( frr2)4.2 8(d)B A 0 .1t3f 1 rr6 .3 d B 1d0B
所以，需考虑多重反射的影响。 Z=0.06 ，Zs=5.810-5 B = -2.3 dB
分谐波
谐波
音频与射频 间的干扰
辐射干扰
电磁干扰的抑制方法
电磁干扰的主要 抑制方法
接地 最基本的干扰抑制方式 屏蔽 抑制辐射干扰 滤波 抑制传导干扰 保护 抑制能量型干扰
§ 6.1 屏蔽
屏蔽技术用来抑制电磁干扰沿空间的传播。 其实质是将关键电路用屏蔽体包围起来，是耦合 到这个电路的电磁场通过反射和吸收被衰减。
式中，Z为空气波阻抗；Zs为金属波阻抗（）
Zs 6.39 1 07 frr
1 () 2f0r
()
近场电场
Z = 2f0r () 近场磁场
377 ( ) 远场
B为负值，将削弱屏蔽效能，当A > 10 dB时，该修正因 子可以忽略。
常用金属屏蔽材料的r 和 r（铜r=1， r=1）
屏蔽材料
银 铝 黄铜 不锈钢 热轧硅钢 冷轧钢
2. 反射系数 R ：
近场
电场屏蔽
R E14 .7 1 1l0gr(f3r2r)
(d)B （6-5）
磁场屏蔽 R H7.6 41l0gr(frr2) (d)B
远场
R10 .1 8 1l0gr(fr) (d)B （6-6）
可见，反射损耗主要取决于屏蔽体表面的导电率。例如 金属屏蔽体通常不宜取铝材，因为没有经过表面处理的铝金 属表面极易氧化，使表面导电率下降，反射损耗降低。
故该屏蔽机箱的总屏蔽效能为 SE =A + RH+ B = 52.2 dB 可见，在这种情况下，屏蔽是以吸收损耗为主的。
§ 6.1.3 屏蔽的基本原则
近场电场辐射屏蔽的必要条件是采用高导电率金属屏蔽体 和接地。
近场低频磁场屏蔽可采用高导磁率材料进行屏蔽或磁旁路。 增加屏蔽体厚度或采用多层屏蔽，可提高屏蔽性能。屏蔽 体不需接地。