屏蔽效能分析

1．电磁波的反射损耗 电磁波传播到不同介质分界面发生反射与透射
Z:特性阻抗
电磁波穿过屏蔽体时的反射与透射：
一般Zl>>Z2
| Z1 | 反射损耗 R 20lg 4 | Z2 |
Z1为干扰场的 特性阻抗, 即 自由空间波 阻抗
① 在远场（r

2π
Z1=120π=377(Ω)
② 在低阻抗磁场源的近场（ r Z1=
6．屏蔽电缆的影响 屏蔽线和屏蔽电缆是电子设备中用于连接两个屏蔽 体时最常用的导线。为保证柔软、易于弯曲，其外层 屏蔽体常用多股金属丝编织而成。 屏蔽效能与编织屏蔽体的材料、密度等直接相关， 一般单层编织屏蔽的屏蔽效能大约在 50~60dB 之间， 双层编织屏蔽则可达80~90dB。
由表2-1可以看出: ① 当 f ≥1 MHz时, 用0.5 mm厚的任何一种金属板
制成的屏蔽体, 能将场强减弱为原场强的1/100左右。
因此, 在选择材料与厚度时, 应着重考虑材料的机械 强度、 刚度、 工艺性及防潮、 防腐等因素。 ② 当 f ≥10 MHz时, 用0.1 mm厚的铜皮制成的屏 蔽体能将场强减弱为原场强的1/100 甚至更低。 因此,
屏蔽体的吸收损耗 A 20lg e
8.69
t
f 越大，吸收 损耗越？

从上式可以看出, 在频率f 较高时, 吸收损耗是相当 大的，表2-1 给出几种常用金属材料在吸收损耗分别 为A=8.68 dB、20 dB、40 dB时所需的屏蔽平板厚度t。
表2-1
几种金属的电导率σ、 磁导率μ及所需屏蔽厚度t
(dB)
为减少泄 露，缝隙 应？
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应当尽量减少屏蔽体上缝隙的存在，并且缝隙的 长度尽量控制在电磁波波长的1/20以下。
2．开孔的影响 为安装开关、按钮、电位器等，往往需要在屏蔽面 板上开设圆形、方形或矩形的孔洞。 孔面积 圆孔或方孔的泄漏磁场强度 3．波导结构孔洞的影响
S 3/ 2 H p 4( ) H 0 A
3．电磁波的多次反射损耗 电磁波穿出屏蔽体 时，在穿出面发生 反射，该反射波返 回进入面时再次被 反射，如此反复， 直到其能量被吸收 至可以忽略为止。
2t / δ B 20 lg( 1 e ) 多次反射损耗
三
屏蔽体不完整对屏蔽效果的影响
屏蔽体上总会有门、盖、仪表、开关等各种孔缝隙，以及连线
屏蔽前的场强E0 , H0
屏蔽后的场强Es , Hs
对于屏蔽作用的评价可以用屏蔽效能来表示:
对电场 对磁场
E0 (无屏蔽) SEE 20lg Es (有屏蔽) H 0 (无屏蔽) SEH 20lg H s (有屏蔽)
SE越大，屏 蔽效果越？
屏蔽效能SE越大，表示屏蔽效果越好。
另外, 还可以用传输系数(或透射系数)TE表示屏蔽效果, TE是指存在屏蔽体时某处的电场强度ES与不存在屏蔽体时 同一处的电场强度E0之比; 或者是指存在屏蔽体时某处的磁 场强度HS与不存在屏蔽体时同一处的磁场强度H0之比, 即:
ES T= E0
或
HS T= H0
传输系数(或透射系数)与屏蔽效能互为倒数关系, 即
1 SEE 20lg TE 1 SEH 20lg TH
二 完整屏蔽体的屏蔽效能
完整屏蔽体是指一个完全封闭的屏蔽结构，电磁场只有穿 过屏蔽体壁才能出入该封闭结构。
入射波
A R
SE ＝ R ＋ A＋B
场强
B 吸收损耗A R B 距离
2r

2π
）
2r

(120 )

1
③ 在高阻抗电场源的近场（r ） 2π Z1= 2r (120 )

2．电磁波的吸收损耗
电磁波到达屏蔽体的穿出面时 电场强度
E E 0 e t /
1 f
磁场强度
t
H H 0 e t /
2－4－2

屏蔽板面积
内直径
内长边
f c 1.7510 / d l 屏蔽效能 SE 32 d
截止频率
8
f c 1.5 10 / b l SE 27 .3 b
8
4．金属丝网的影响 应用于需要自然通风或向内窥视的屏蔽体。
截止频率
屏蔽效能
网眼宽度 f c 1.5 10 / b 8 1.5 10 ( f f c 时) SE 20lg bf SE 0 ( f f c 时)
一
二
三
一
屏蔽有两个目的: 一是限制屏蔽体内部的电磁骚扰越 出某一区域; 二是防止外来的电磁干扰(骚扰)进入屏蔽体 内的某一区域。 屏蔽体一般有实芯型、 非实芯型(例如, 金属网)和金属编织带等几种类型, 后者主要用作电缆的 屏蔽。各种屏蔽体的屏蔽效果均用该屏蔽体的屏蔽效能来 表示。 屏蔽效能表现了屏蔽体对电磁波的衰减程度。 由于屏 蔽体通常能将电磁波的强度衰减到原来的百分之一至万分 之一, 因此通常用分贝(dB)来表述。 一般的屏蔽体的屏蔽 效能可达40 dB, 军用设备的屏蔽体的屏蔽效能可达60 dB, TEMPEST设备的屏蔽体的屏蔽效能可达80 dB以上。
8
一般，在1~100MHz内，金属屏蔽网SE=60~100dB， 玻璃夹层金属屏蔽网SE=50~90dB。 用金属丝网作窥视窗时其透明度较差。
5．薄膜及导电玻璃的影响 在玻璃或有机介质薄膜上真空蒸发或喷涂一层导电 薄膜作为电磁屏蔽体，可用来代替玻璃夹层的金属丝 网结构。 透光性好，对电磁场中电场分量的屏蔽有效，而对 磁场分量的屏蔽则比较微弱。
这时的屏蔽体可用表面贴有铜箔的绝缘材料制成。 ·
③ 当f ≥100 MHz时, 可在塑料壳体上镀或喷以铜 层或银层制成屏蔽体。
表2-2列出了常用金属材料对铜的相对电导率和相对磁导 率。 根据要求的吸收衰减量可求出屏蔽体的厚度, 由式
t
A 20lg e 8.69
表2-2
t

得：
A l 0.131 f r r
穿透，这些都不同程度地破坏了屏蔽的完整性。
影响因素：开孔的最大线性尺寸（并非面积）、 波阻抗、电磁波的频率等。 1．缝隙的影响 当趋肤深度δ>0.3g时
H g H 0e
t / g
H0 t SEg 20lg 27.27 Hg g
实际的缝隙泄漏不仅与 缝宽、板厚有关，而且 与其直线尺寸、缝隙数 量、频率等都有关。