金属网屏蔽电磁波原理修订稿
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金属网屏蔽电磁波原理内部编号:(YUUT-TBBY-MMUT-URRUY-UOOY-DBUYI-0128)
金属网可以屏蔽电磁波传播的原理是什么?
首先,不是衍射。
我们都做过直流电路实验,导线就是金属,也就谈不上屏蔽(静电屏蔽是指接地金属罩,屏蔽静电场)。电磁波辐射,是关于时变电磁场的问题,导体对其影响大不相同。
如果利用趋肤效应,解释的实际上是金属板屏蔽电磁场原理。
对于一个金属板(良导体),电磁波从一面辐射而来,大部分能量被反射,小部分能量进入金属,该电磁波会随进入金属的深度成e指数衰减(能量转化为表面电流),当金属层过薄时,电磁波就会穿透金属层继续传播。
对于同一频率电磁波,电导率越高,衰减越快。对于相同金属材料,电磁波频率越高,衰减越快。
定义:趋肤深度,电磁波传输一个趋肤深度的距离后,振幅衰减到原来的%,能量衰减到%。对于相同金属材料,电磁波频率越高,趋肤深度越小。
例:10GHz电磁波。银,电导率(S/m),趋肤深度(m),即微米;1GHz电磁波,趋肤深度(m),即微米。【1】
那么,同材料的金属板,频率越高,趋肤深度越小,对辐射防御能力是越强。
回归正题,金属网屏蔽电磁场原理,(趋肤效应解释波导也有用到,不是重点)。
先说矩形波导,四壁是金属,电磁波在波导中的介质中传播。金属网实际上就是下图中许许多多的矩形波导叠放组合在一起,z方向长度再缩短些就
是了。
为何电磁波不会从金属网的窟窿中穿透呢?对于金属网,每一个网孔都是一个波导。借用光的粒子说,电磁波像弹球一样,进入网孔波导后,来回在金属壁上反弹,曲折前进。【2】
为满足金属壁这一边界条件下的Maxwell方程,对于相同规格的矩形波导,频率越低(波长越大),theta越大;当波长大于等于截止波长时,thet a=90°,电磁波只上下弹跳,不前进了。
截止波长=2a(a为上上图中的矩形波导长边),若孔径指半径,孔径=a/2,则波长大于4倍孔径的电磁波就会被屏蔽。“金属网孔形式若为矩形整齐排列,金属网孔径小于电磁波波长的1/4时,则电磁波不能透过金属
网”有相当大的参考意义。尽管考虑到网孔的密集大量排布,不一定是1/4,但也差不多少。
两种手段——