电磁屏蔽原理
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<2>
电场屏蔽 电磁屏蔽 磁场屏蔽
电磁场屏蔽
<3>
抑制电磁干扰的途径 • 抑源端的有效发射水平 • 尽可能使耦合路径失效 • 降低接收对发射的敏感性
具体的抑制技术，如屏 蔽在实际工程中就是针 对这些方面的不同需要 而展开的。
<4>
静电屏蔽 根据电磁理论，处于静电场中的导体，在静电平衡的情况下，具有 如下的性质：
<16>
电磁场屏蔽 对于电磁场屏蔽需要同时抑制电场和磁场的影响。 在频率比较低的情况下，电磁骚扰一般表现为近区，这时其特性与骚 扰源的性质相关：高电压小电流的骚扰源以电场为主，磁场骚扰可以 略去，此时主要考虑电场屏蔽；低电压大电流的骚扰源以磁场为主， 电场骚扰可以略去，此时主要考虑磁场屏蔽。 随着频率升高，辐射区域远区表现，这时电场骚扰和磁场骚扰需要 同时屏蔽。
交变电场屏蔽的基本原理：采用接地良好的金属屏蔽体将骚扰源产生 的交变电场限制在一定的空间内，从而阻断骚扰源到接收器的传输路 径。
<10>
低频磁场屏蔽
对于低频磁场（100kHz以下）的屏蔽，常须使用高磁导率的铁磁材料 （如：铁、硅钢片、坡莫合金等）。 对于低频磁场的情况，可以引入磁路的概念：磁通管形成的闭合回路。 针对如下模型：
低频磁场的屏蔽原理：利用铁磁材料的高磁导率对骚扰磁场进行分路。
<12>
对于低频磁场屏蔽主要考虑如下几个问题： • 所用铁磁材料的磁导率越高、受磁面积越 大，则磁阻越小，磁屏蔽效果越好。 • 缝隙切割磁力线会增大磁阻，则用铁磁材 料作的屏蔽罩，在垂直磁力线方向不应开 口或有缝隙。
对于外 部磁场 影响
<17>
电磁屏蔽理论主要有一下几种： • 感应涡流理论（简明） • 电磁理论（复杂） • 传输线理论（适中）
由传输线理论可以得到，金属屏蔽体对电磁波的屏蔽效果包括：反射 损耗、吸收损耗和多次反射损耗。
<18>
•
•
导体内电场为零。
表面电场与导体表面垂直。
•
•
整个导体等位。
电荷分布于导体表面。
<5>
基于前面静电性质，可用空腔结构来进行屏蔽。 •对于外部电场影响：当屏蔽体 完全封闭时，无论空腔屏蔽体 是否接地，屏蔽体内部的外电 场均为零。 •对于内部电场影响：将空腔屏 蔽体接地，使空腔屏蔽体外电 荷通过导线进入接地面，消除 屏蔽体外部电场。
<6>
以此为了全面的实现屏蔽的功能，静电屏蔽基本原理包括如下两个 基本要点： 完整的屏蔽导体。 良好的接地。
<7>
交变电场屏蔽
为了便于对交变电场屏蔽的理解，下面采用电路结构来诠释。 • 没有屏蔽 Ug的影响通过电容直接作用于Zs。
Ug在Zs的作用电压：
Us jCe Z s Ug 1 jCe ( Z s Z g )
Ug的影响可通过减小电容（如：可使骚扰源与接收器尽量远）来减 弱。
<8>
• 有屏蔽
Ug对Zs的影响会变得复杂起来（分 析中可以略去C3）
Ug在屏蔽体上感应的电压：
U1 jC1Z s Ug 1 jC1 ( Z1 Z g )
jC 2 Z s U1 1 jC 2 ( Z 1 Z s )
• 高频时铁磁材料的磁损耗（包括：磁滞和 涡流损耗）较大，导磁率降低，则不能用 于相应屏蔽。
对于内 部磁场 影响
<13> 高频来自场屏蔽对于高频磁场屏蔽需要采用低电阻率 的良导体（如：铜、铝等）。
当高频磁场穿过良导体时，会在金属板中形成感应电动势，进而产 生涡流。由涡流产生的反向磁场将抵消穿过金属的原磁场，涡流产 生的反向磁场会增加金属侧向的磁场，从而表现为磁力线绕过金属。
5.1 电磁屏蔽原理
<1>
屏蔽（Shielding）就是用由导电或导磁材料制成的金属屏蔽体将 电磁骚扰源限制在一定的范围内，使骚扰源从屏蔽体的一面耦合 或辐射到另一面时受到抑制或衰减。 屏蔽的目的是采用屏蔽体包围电磁骚扰源，以抑制电磁骚扰源对 其周围空间存在的接收器的干扰，或采用屏蔽体包围接收器，以 保护、避免骚扰源对其进行干扰。
U1对Zs的作用电压：
Us
由感应电压公式可得，屏蔽体接地（Z1=0），将使Us=0，进而可以实 现对骚扰源产生骚扰电场的耦合抑制，实现对接收器的保护。
<9>
Note：对于有屏蔽体的情况，如果屏蔽导体没有接地或者接地不良， 由于电场耦合作用的增强，接收器上所感应的骚扰电压可能会比没有 屏蔽导体时的骚扰电压还要大，此时骚扰比没有屏蔽体时可能更加严 重。交变电场屏蔽要求屏蔽体必须是良导体（如：金、银、铜、铝等） 并且接地良好。
定义磁位差： 磁路中磁阻： 如果截面均匀，则磁阻：
U m Rm m b H dl Rm a B dS
S
l Rm S
<11>
通常，由于铁磁材料的磁导率比空气的磁导率大得多，所以铁磁材料 的磁阻很小。将铁磁材料置于磁场中时，磁通将主要通过铁磁材料， 通过外部的磁通相对较小，从而起到磁场屏蔽的作用。
<14>
对于高频磁场屏蔽也有如前面的两种情况：
对于外 部磁场 影响 对于内 部磁场 影响
良导体的高频磁屏蔽可以通过如下等效模型来分析：
j M Is I R s j L s
<15>
对于高频磁场屏蔽主要考虑如下几个问题： • 频率：频率很高时，高频磁屏蔽主要依赖屏蔽结构和材料物理特性。 一般情况，涡流产生的反向磁场不会大于原磁场。 • 材料：良导体损耗小，产生的涡流强。 • 厚度：由于高频集肤效应，高频一般无需从屏蔽的角度考虑厚度，实 际一般去0.2 ~ 0.8mm。 • 缝隙：在垂直涡流方向一般不用有缝隙或开口。一般不应大于波长的 1/50 ~ 1/100。 • 接地：一般无影响，但考虑到同时要电屏蔽时，则应对屏蔽体接地。
电场屏蔽 电磁屏蔽 磁场屏蔽
电磁场屏蔽
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抑制电磁干扰的途径 • 抑源端的有效发射水平 • 尽可能使耦合路径失效 • 降低接收对发射的敏感性
具体的抑制技术，如屏 蔽在实际工程中就是针 对这些方面的不同需要 而展开的。
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静电屏蔽 根据电磁理论，处于静电场中的导体，在静电平衡的情况下，具有 如下的性质：
<16>
电磁场屏蔽 对于电磁场屏蔽需要同时抑制电场和磁场的影响。 在频率比较低的情况下，电磁骚扰一般表现为近区，这时其特性与骚 扰源的性质相关：高电压小电流的骚扰源以电场为主，磁场骚扰可以 略去，此时主要考虑电场屏蔽；低电压大电流的骚扰源以磁场为主， 电场骚扰可以略去，此时主要考虑磁场屏蔽。 随着频率升高，辐射区域远区表现，这时电场骚扰和磁场骚扰需要 同时屏蔽。
交变电场屏蔽的基本原理：采用接地良好的金属屏蔽体将骚扰源产生 的交变电场限制在一定的空间内，从而阻断骚扰源到接收器的传输路 径。
<10>
低频磁场屏蔽
对于低频磁场（100kHz以下）的屏蔽，常须使用高磁导率的铁磁材料 （如：铁、硅钢片、坡莫合金等）。 对于低频磁场的情况，可以引入磁路的概念：磁通管形成的闭合回路。 针对如下模型：
低频磁场的屏蔽原理：利用铁磁材料的高磁导率对骚扰磁场进行分路。
<12>
对于低频磁场屏蔽主要考虑如下几个问题： • 所用铁磁材料的磁导率越高、受磁面积越 大，则磁阻越小，磁屏蔽效果越好。 • 缝隙切割磁力线会增大磁阻，则用铁磁材 料作的屏蔽罩，在垂直磁力线方向不应开 口或有缝隙。
对于外 部磁场 影响
<17>
电磁屏蔽理论主要有一下几种： • 感应涡流理论（简明） • 电磁理论（复杂） • 传输线理论（适中）
由传输线理论可以得到，金属屏蔽体对电磁波的屏蔽效果包括：反射 损耗、吸收损耗和多次反射损耗。
<18>
•
•
导体内电场为零。
表面电场与导体表面垂直。
•
•
整个导体等位。
电荷分布于导体表面。
<5>
基于前面静电性质，可用空腔结构来进行屏蔽。 •对于外部电场影响：当屏蔽体 完全封闭时，无论空腔屏蔽体 是否接地，屏蔽体内部的外电 场均为零。 •对于内部电场影响：将空腔屏 蔽体接地，使空腔屏蔽体外电 荷通过导线进入接地面，消除 屏蔽体外部电场。
<6>
以此为了全面的实现屏蔽的功能，静电屏蔽基本原理包括如下两个 基本要点： 完整的屏蔽导体。 良好的接地。
<7>
交变电场屏蔽
为了便于对交变电场屏蔽的理解，下面采用电路结构来诠释。 • 没有屏蔽 Ug的影响通过电容直接作用于Zs。
Ug在Zs的作用电压：
Us jCe Z s Ug 1 jCe ( Z s Z g )
Ug的影响可通过减小电容（如：可使骚扰源与接收器尽量远）来减 弱。
<8>
• 有屏蔽
Ug对Zs的影响会变得复杂起来（分 析中可以略去C3）
Ug在屏蔽体上感应的电压：
U1 jC1Z s Ug 1 jC1 ( Z1 Z g )
jC 2 Z s U1 1 jC 2 ( Z 1 Z s )
• 高频时铁磁材料的磁损耗（包括：磁滞和 涡流损耗）较大，导磁率降低，则不能用 于相应屏蔽。
对于内 部磁场 影响
<13> 高频来自场屏蔽对于高频磁场屏蔽需要采用低电阻率 的良导体（如：铜、铝等）。
当高频磁场穿过良导体时，会在金属板中形成感应电动势，进而产 生涡流。由涡流产生的反向磁场将抵消穿过金属的原磁场，涡流产 生的反向磁场会增加金属侧向的磁场，从而表现为磁力线绕过金属。
5.1 电磁屏蔽原理
<1>
屏蔽（Shielding）就是用由导电或导磁材料制成的金属屏蔽体将 电磁骚扰源限制在一定的范围内，使骚扰源从屏蔽体的一面耦合 或辐射到另一面时受到抑制或衰减。 屏蔽的目的是采用屏蔽体包围电磁骚扰源，以抑制电磁骚扰源对 其周围空间存在的接收器的干扰，或采用屏蔽体包围接收器，以 保护、避免骚扰源对其进行干扰。
U1对Zs的作用电压：
Us
由感应电压公式可得，屏蔽体接地（Z1=0），将使Us=0，进而可以实 现对骚扰源产生骚扰电场的耦合抑制，实现对接收器的保护。
<9>
Note：对于有屏蔽体的情况，如果屏蔽导体没有接地或者接地不良， 由于电场耦合作用的增强，接收器上所感应的骚扰电压可能会比没有 屏蔽导体时的骚扰电压还要大，此时骚扰比没有屏蔽体时可能更加严 重。交变电场屏蔽要求屏蔽体必须是良导体（如：金、银、铜、铝等） 并且接地良好。
定义磁位差： 磁路中磁阻： 如果截面均匀，则磁阻：
U m Rm m b H dl Rm a B dS
S
l Rm S
<11>
通常，由于铁磁材料的磁导率比空气的磁导率大得多，所以铁磁材料 的磁阻很小。将铁磁材料置于磁场中时，磁通将主要通过铁磁材料， 通过外部的磁通相对较小，从而起到磁场屏蔽的作用。
<14>
对于高频磁场屏蔽也有如前面的两种情况：
对于外 部磁场 影响 对于内 部磁场 影响
良导体的高频磁屏蔽可以通过如下等效模型来分析：
j M Is I R s j L s
<15>
对于高频磁场屏蔽主要考虑如下几个问题： • 频率：频率很高时，高频磁屏蔽主要依赖屏蔽结构和材料物理特性。 一般情况，涡流产生的反向磁场不会大于原磁场。 • 材料：良导体损耗小，产生的涡流强。 • 厚度：由于高频集肤效应，高频一般无需从屏蔽的角度考虑厚度，实 际一般去0.2 ~ 0.8mm。 • 缝隙：在垂直涡流方向一般不用有缝隙或开口。一般不应大于波长的 1/50 ~ 1/100。 • 接地：一般无影响，但考虑到同时要电屏蔽时，则应对屏蔽体接地。