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回顾l接地含义及分类l安全接地l信号接地l地线中的干扰l接地点选择l减少地线干扰的措施2本次课内容l搭接l屏蔽屏蔽分类和原理屏蔽效能和理论屏蔽效能的计算几种实用的屏蔽技术和设计要点预期学习目标v7.展现对考虑电磁兼容下搭接技术的理解。v8.展现对考虑电磁兼容下屏蔽技术的理解及应用屏蔽技术的要点，能简单分析计算屏蔽效能。34搭接搭接5l搭接实现了接地、屏蔽、滤波等抑制电磁干扰的技术措施和设计目的。l是指两个导电金属物体之间通过机械、化学或物理方法实现结构连接，在装置、设备或电子系统的元件或微型组件之间建立一条稳定的低阻抗电气通路的工艺过程。l搭接的目的搭接的目的在于为电流的流动提供一个均匀的结构面和低阻抗通路，以避免在相互连接的两金属件间形成电位差。因为这种电位差可能引起电磁干扰。l导体的搭接阻抗导体的搭接阻抗一般很小，在一些电路的性能设计中往往不予考虑。但是，在分析电磁骚扰时，特别是在高频电磁骚扰情况下，就必须考虑搭接阻抗的作用。6l良好搭接是减小电磁干扰，实现电磁兼容性所必须的。良好搭接的作用在于：减少设备间电位差引起的骚扰。减少接地电阻，从而降低接地公共阻抗骚扰和各种地回路骚扰。实现屏蔽、滤波、接地等技术的设计目的。防止雷电放电的危害，保护设备等的安全。防止设备运行期间的静电电荷积累，避免静电放电骚扰。此外，可以保护人身安全，避免电源与设备外壳偶然短路时所形成的电击伤害等。7l搭接类型分为两种基本类型：直接搭接和间接搭接。直接搭接是两裸金属或导电性很好的金属特定部位两裸金属或导电性很好的金属特定部位表面的直接接触表面的直接接触，牢固地建立一条导电良好的电气通路。直接搭接的连接电阻的大小取决于搭接金属接触面积、接触压力、接触表面的杂质和接触表面硬度等因素。实际工程中，有许多情况要求两种互连的金属导体在空间位置上分离或者保持相对的运动，显然这一要求妨碍了直接搭接方式的实现。此时，就需要采采用搭接带用搭接带(搭接条搭接条)或者其它辅助导体将两个金属物或者其它辅助导体将两个金属物体连接起来体连接起来，这种连接方式称为间接搭接。间接搭接的连接电阻等于搭接条两端的连接电阻之和与搭接条电阻相加。搭接条在高频时呈现很大的阻抗，所以，高频时多高频时多采用直接搭接采用直接搭接，除非设备需要移动或者抗机械冲击时，才用间接搭接。8l搭接方法可分为永久性和半永久性搭接两种。永久性搭接是利用熔焊、钎焊、压接等工艺方法，使利用熔焊、钎焊、压接等工艺方法，使两种金属物体保持固定连接两种金属物体保持固定连接。永久性搭接在装置的全寿命期内，应保持固定的安装位置，不要求拆卸检查、维修或者做系统更改。在预定的寿命期内应具有稳定的低阻抗电气性能。半永久性搭接是利用螺钉、夹具等辅助器件使两种金利用螺钉、夹具等辅助器件使两种金属物体保持连接的方法属物体保持连接的方法，它有利于装置的更改、维修和替换部件，有利于测量工作，可以降低系统造成成本。熔接、焊接、锻造等方法都可以实现两金属间的裸面接触。搭接前需要对搭接体表面进行净化处理，有时搭接前需要对搭接体表面进行净化处理，有时还在搭接体表面镀银或金来覆盖一层良导电层还在搭接体表面镀银或金来覆盖一层良导电层。9l不良搭接影响抑制电磁干扰措施的实施效果。例子：下图中，干扰源与敏感设备之间接一型滤波器。该滤波器是一个低通滤波器，其作用是滤除设备电源线中的高频骚扰分量。10在高频情况下，在高频情况下，旁路电容器旁路电容器的电抗呈低阻抗，出现的电抗呈低阻抗，出现在电源线上的干扰信号沿着通路在电源线上的干扰信号沿着通路被旁路至地被旁路至地。因此，干扰信号不会到达敏感设备，达到了滤波目的。如果搭接不良，搭接处就会形成搭接阻抗ZBRBjLB，当搭接阻抗大到一定值时，将有干扰电流当搭接阻抗大到一定值时，将有干扰电流经图中通路经图中通路到达敏感设备到达敏感设备，使滤波器起不到隔离干扰的作用。11l为实现良好搭接，操作中所采取的措施：(p153)12屏蔽屏蔽13l屏蔽是电磁兼容工程中广泛采用的抑制电磁骚扰的有效方法之一。一般而言，凡是电磁骚扰都可以采用屏蔽的方法来抑制。l目的：是采用屏蔽体包围电磁骚扰源包围电磁骚扰源，以抑制电磁骚扰源对其周围空间存在的接受器的干扰；或采用屏蔽体包围接受器包围接受器，以避免骚扰源对其干扰。l作用原理：利用屏蔽体对电磁能流的反射反射、吸收吸收和引导引导作用。14屏蔽分类和原理15电磁屏蔽的类型 电磁屏蔽按其屏蔽原理可分为电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁场屏蔽。16静电屏蔽电磁场理论表明，置于静电场中的导体在静电平衡的条件下，具有性质：（p155）即使其内部存在空腔的导体，在静电场中也具有这些性质。如果把有空腔的导体有空腔的导体置入静电场中，由于空腔导体空腔导体的内表面无静电荷的内表面无静电荷，空腔空间中也无电场，所以空空腔导体起了隔离外部静电场的作用腔导体起了隔离外部静电场的作用，抑制了外部静电场对空腔空间的骚扰。如果把空腔导体接地把空腔导体接地，即使空腔导体内部存在带电内部存在带电体产生的静电场体产生的静电场，在空腔导体外部也无由空腔导体内部存在的带电体产生的静电场。这就是静电屏蔽的理论依据，即静电屏蔽原理静电屏蔽原理。17例子：当空腔屏蔽体内部存在带有正电荷Q的带电体时，空腔屏蔽体内表面会感应出等量的负电荷，而空腔屏蔽体外表面会感应出等量的正电荷，如下图(a)所示。仅用空腔屏蔽体将静电场源包围起来，实际上起不到屏蔽作用。只有将空腔屏蔽体接地(如下图(b)，这样空腔屏蔽体外空腔屏蔽体外表面感应出的等量正电荷沿接地导线进入接地面，其所产表面感应出的等量正电荷沿接地导线进入接地面，其所产生的外部静电场就会消失生的外部静电场就会消失，才能将静电场源产生的电力线封闭在屏蔽体内部，屏蔽体才能真正起到静电屏蔽的作用。18l空腔屏蔽导体对外来静电场的屏蔽当空腔屏蔽体外部存在静电场骚扰时，由当空腔屏蔽体外部存在静电场骚扰时，由于空腔屏蔽导体为等位体，所以屏于空腔屏蔽导体为等位体，所以屏蔽体内蔽体内部部空间不存在静电场空间不存在静电场(见右图见右图)，实现静电屏蔽。空腔屏蔽导体外部存在电力线，且电力线终止在屏蔽体上。屏蔽体的两侧出现等量反号的感应电荷屏蔽体的两侧出现等量反号的感应电荷。当屏蔽体完全封闭时，不论空腔屏蔽体是否接地，屏蔽体内部的外电场均为零。但是，实际的空腔屏蔽导体不可能是完全封实际的空腔屏蔽导体不可能是完全封闭的理想屏蔽体，如果屏蔽体不接地，就闭的理想屏蔽体，如果屏蔽体不接地，就会引起外部电力线的入侵，造成直接或间会引起外部电力线的入侵，造成直接或间接静电耦合接静电耦合。为了防止这种现象，此时空腔屏蔽导体仍空腔屏蔽导体仍需接地需接地。19静电屏蔽必须具有两个基本要点：完整的屏蔽导体和良好的接地。交变电场的屏蔽l交变电场的屏蔽原理采用电路理论电路理论加以解释较为直观、方便，因为骚扰源与接受器之间的电场感应耦合可用骚扰源与接受器之间的电场感应耦合可用它们之间的它们之间的耦合电容耦合电容进行描述进行描述。设骚扰源g上有一交变电压Ug，在其附近产生交变电场，置于交变电场中的接受器s通过阻抗Zs接地，骚扰源对接受器骚扰源对接受器的电场感应耦合可以等的电场感应耦合可以等效为分布电容效为分布电容C Ce e的耦合的耦合。接受器上产生的骚扰电压Us为：（1）21从上式中可以看出，骚扰电压Us的大小与耦合电容Ce的大小有关。为了减小骚扰，可使骚扰源与接受器尽为了减小骚扰，可使骚扰源与接受器尽量远离，从而减小量远离，从而减小C Ce e，使骚扰，使骚扰U Us s减小减小。如果骚扰源与接受器间的距离受空间位置限制无法加大时，则可采用屏蔽措施。在骚扰源与接受器之间插入屏蔽体。v插入屏蔽体后，原来的耦合电容Ce的作用现在变为耦合电容C1、C2和C3的作用。v直接耦合作用非常小，所以耦合电容C3可以忽略。22 设金属屏蔽体的对地阻抗为Z1，则屏蔽体上的感应电压为 从而接受器上的感应电压为 如果要使Us比较小，则必须使C1、C2和Z1减小。从式(2)可知，只有Z10，才能使U10，进而Us0。屏蔽体必须良好接地，才能真正将骚扰源产生的骚扰屏蔽体必须良好接地，才能真正将骚扰源产生的骚扰电场的耦合抑制或消除电场的耦合抑制或消除，保护接受器免受骚扰。（3）（2）23v如果屏蔽导体没有接地或接地不良如果屏蔽导体没有接地或接地不良(因为平板电容器的电容量与极板面积成正比，与两极板间距成反比，所以耦合电容C1、C2均大于Ce)，那么接受器上那么接受器上的感应骚扰电压比没有屏蔽导体时的骚扰电压还要的感应骚扰电压比没有屏蔽导体时的骚扰电压还要大大，此时骚扰比不加屏蔽体时更为严重。交变电场屏蔽的基本原理是采用接地良好的金属屏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，蔽体将骚扰源产生的交变电场限制在一定的空间内，从而阻断了骚扰源至接受器的传输路径从而阻断了骚扰源至接受器的传输路径。注意：交变电场屏蔽要求 屏蔽体必须是良导体良导体(例 如金、银、铜、铝等)，屏蔽体必须有良好的接良好的接地地。24低频磁场的屏蔽l低频(100 kHz以下)磁场的屏蔽常用高磁导率的铁磁高磁导率的铁磁材料材料(例如铁、硅钢片等)。l其屏蔽原理是利用铁磁材料的高磁导率对骚扰磁场利用铁磁材料的高磁导率对骚扰磁场进行分路进行分路。l磁路理论表明：UmRmm 式中：Um为磁路中两点间的磁位差；m为通过磁路的磁通量，即：（5）（4）25 Rm为磁路中两点a、b间的磁阻：如果磁路横截面是均匀的，且磁场也是均匀的，则式(6)可化简为式中：H为磁场强度，B为磁通密度，为铁磁材料的磁导率(H/m)；S为磁路的横截面积(m2)；l为磁路的长度(m)。显然，磁导率磁导率大则磁阻大则磁阻R Rm m小，此时磁小，此时磁通主要沿着磁阻小的途径形成回路通主要沿着磁阻小的途径形成回路。由于铁磁材料的磁导率比空气的磁导率0大得多，所以铁磁材料的磁阻很小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，而通过空气的磁通将大为减小，从而起到磁场屏蔽作用。（7）（6）26下图所示的屏蔽线圈用铁磁材料作屏蔽罩。v由于其磁导率很大，其磁阻比空气小得多，因此如图(a)，线圈所产生的磁通主要沿屏蔽罩通过，被限制线圈所产生的磁通主要沿屏蔽罩通过，被限制在屏蔽体内在屏蔽体内，从而使线圈周围的元件等不受线圈磁场的影响或骚扰。v图(b)所示，外界磁通外界磁通也将通过屏蔽体而很少进入屏蔽罩内，从而使外部磁场不致骚扰屏蔽罩内的线圈。27使用铁磁材料作屏蔽体时要注意的问题（p157）。28高频磁场的屏蔽l其屏蔽原理：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，也就是说，利用了涡流反磁场对于原骚扰磁场的排斥作利用了涡流反磁场对于原骚扰磁场的排斥作用，来抑制或抵消屏蔽体外的磁场用，来抑制或抵消屏蔽体外的磁场。l高频磁场的屏蔽采用的是低电阻率的良导体材料低电阻率的良导体材料，例如铜、铝等。l闭合回路上产生的感应电动势等于穿过该回路的磁通量的时变率磁通量的时变率。l感应电动势引起感应电流，感应电流所产生的磁通要阻止原来磁通的变化，即感应电流产生的磁感应电流产生的磁通方向与原来磁通的变化方向相反通方向与原来磁通的变化方向相反。29l如下图所示，当高频磁场穿过金属板时，在金属板中就会产生感应电动势，从而形成涡流。金属板中的涡流电流产生的反向磁场反向磁场将抵消穿过金属板的原磁场原磁场。感应涡流产生的反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过。30l如果用良导体作成屏蔽盒，将线圈置于屏蔽盒内，如下图，则线圈所产生的磁场将被屏蔽盒的涡流反磁场排斥而被限制在屏蔽盒内。外界磁场也将被屏蔽盒的涡流反磁场排斥而不能进入屏蔽盒内，从而达到磁场屏蔽的目的。31l屏蔽盒上产生的涡流的大小直接影响屏蔽效果。l屏蔽线圈的等效电路如下图所示。把屏蔽盒看成是一匝的线圈，I为线圈的电流，M为屏蔽盒与线圈之间的互感，rs、Ls为屏蔽盒的电阻与电感，Is为屏蔽盒上产生的涡流。显然（8）32对式(8)讨论如下。1)频率：在频率高时，rsLs，式(8)可以简化为低频时产生的涡流也小，因此涡流反磁场也就不能完全排斥原骚扰磁场。利用感应涡流进行屏蔽在低频时效果是很小的利用感应涡流进行屏蔽在低频时效果是很小的。2)屏蔽材料：由式(10)可知，屏蔽体电阻rs越小，则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高频磁屏蔽材料需用良导体，常用铝、铜及铜镀银等。（10）343)屏蔽体的厚度：由于高频电流的集肤效应，涡流仅在屏蔽盒的表面薄层流过，而屏蔽盒的内层被表面涡流所屏蔽，高频屏蔽盒无须做得很厚。对于常用铜、铝材料的屏蔽盒，当频率f1 MHz时，机械强度、结构及工艺上所要求的屏蔽盒厚度，总比能获得可靠的高频磁屏蔽时所需要的厚度大得多。高频屏蔽一般无须从屏蔽效能考虑屏蔽盒的厚度。实际中，一般取屏蔽盒的厚度为0.20.8 mm。354)屏蔽盒的缝隙或开口：屏蔽盒在垂直于涡流的方向上在垂直于涡流的方向上不应有缝隙或开口。因为垂直于涡流的方向上有缝隙或开口时，将切断涡流。这意味着涡流电阻增大，涡流减小，屏蔽效果变差。屏蔽盒有缝隙或开口时，则缝隙或开口应沿着涡流缝隙或开口应沿着涡流方向方向。屏蔽盒上的缝隙或开口尺寸一般不要大于波长的1/501/100。5)接地：磁场屏蔽的屏蔽盒是否接地不影响磁屏蔽磁场屏蔽的屏蔽盒是否接地不影响磁屏蔽效果效果。这一点与电场屏蔽不同，电场屏蔽必须接地。但是，如果将金属导电材料制造的屏蔽盒接地，则它就同时具有电场屏蔽和高频磁场屏蔽的作用。实际中屏蔽体都应接地实际中屏蔽体都应接地。36电磁屏蔽l通常所说的屏蔽，多半是指电磁屏蔽。所谓电磁屏蔽电磁屏蔽是指同时抑制或削弱电场和磁场是指同时抑制或削弱电场和磁场。l电磁屏蔽一般指高频交变电磁屏蔽高频交变电磁屏蔽。交变场中，电场和磁场总是同时存在的，在频率较低的范围内，电磁骚扰一般出现在近场区。近场随着骚扰源的性质不同，电场和磁场的大小有很大差别。高电压小电流骚扰源以电场为主，磁场骚扰可以忽略高电压小电流骚扰源以电场为主，磁场骚扰可以忽略不计不计，这时就只可以考虑电场屏蔽；低电压高电流骚扰源以磁场骚扰为主，电场骚扰可以低电压高电流骚扰源以磁场骚扰为主，电场骚扰可以忽略不计忽略不计，这时就可以只考虑磁场屏蔽。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。高频时即使在设备内部也可能出现远场骚扰，需要进行电磁屏蔽。37屏蔽效能和理论38屏蔽效能l屏蔽效能：表示屏蔽体对电磁骚扰的屏蔽能力和效表示屏蔽体对电磁骚扰的屏蔽能力和效果果，它与屏蔽材料的性能、骚扰源的频率、屏蔽体至骚扰源的距离以及屏蔽体上可能存在的各种不连续的形状和数量有关。l屏蔽效能是指不存在屏蔽体时某处的电场强度不存在屏蔽体时某处的电场强度E E0 0与存在屏蔽体时同一处的电场强度存在屏蔽体时同一处的电场强度E Es s之比，常用分贝(dB)表示，即（11）39l或者不存在屏蔽体时某处的磁场强度不存在屏蔽体时某处的磁场强度H H0 0与存在屏蔽存在屏蔽体时同一处的磁场强度体时同一处的磁场强度H Hs s之比，常用分贝(dB)表示，即对于近场，电场和磁场的近场波阻抗不相等，电场屏蔽效能SEE和磁场屏蔽效能SEH也不相等；对于远场，电场和磁场是统一的整体，电磁场的波阻抗是一个常数，电场屏蔽效能和磁场屏蔽效能相等。（12）THANK YOUSUCCESS2024/1/29 周一40可编辑41屏蔽的传输理论电磁屏蔽机理的三种理论：l电磁场理论。严格说来，电磁场理论是分析电磁屏电磁场理论是分析电磁屏蔽原理和计算屏蔽效能的经典学说蔽原理和计算屏蔽效能的经典学说，但是，由于需要求解电磁场的边值问题，分析复杂且求解繁琐。l感应涡流效应。据此难于推导出定量的屏蔽效果表达式，且关于骚扰源特性、传播媒介、屏蔽材料的磁导率等因素对屏蔽效能的影响也不能解释清楚。l传输线理论。根据电磁波在金属屏蔽体中传播的过程与行波在传输线中传输的过程相似，来分析电磁屏蔽机理，定量计算屏蔽效能。42l用电磁屏蔽的传输线理论解释电磁屏蔽原理。假设一电磁波向厚度为l的金属良导体投射，当电磁波到达金属良导体的表面时，部分电磁波被良导体反射，剩余的那一部分电磁波（p162）金属屏蔽体对电磁波的屏蔽效果包括反射损耗R、吸收损耗A和多次反射损耗B。即：SE=A+R+B(dB)SE=A+R+B(dB)l传输系数传输系数T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l显然，传输系数与屏蔽效能互为倒数关系（13）（14）43屏蔽效能的计算44l屏蔽的作用通过一个将上述区域封闭起来的壳体实屏蔽的作用通过一个将上述区域封闭起来的壳体实现现。这个壳体可以做成金属隔板式、盒式，也可以做成电缆屏蔽和连接器屏蔽。l屏蔽体一般有实心型、非实心型(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。45l计算和分析屏蔽效能的方法：解析方法、数值方法和近似方法。解析方法是基于存在及不存在屏蔽体时，在相应的解析方法是基于存在及不存在屏蔽体时，在相应的边界条件下求解麦克斯韦方程边界条件下求解麦克斯韦方程。解析方法求出的解是严格解，在实际工程中常使用。但是,该方法只能求解几种规则形状屏蔽体(例如,球壳、柱壳、平板屏蔽体)的屏蔽效能,且比较复杂。数值方法是用计算（机）技术来计算任意形状屏蔽数值方法是用计算（机）技术来计算任意形状屏蔽体的屏蔽效能体的屏蔽效能。然而,数值方法成本较高。近似方法在评估屏蔽体屏蔽效能中就显得非常重要近似方法在评估屏蔽体屏蔽效能中就显得非常重要,在实际工程中获得了广泛应用。46l当屏蔽体两侧媒质相同时,总的磁场传输系数(或透射系数)TH与总的电场传输系数(或透射系数)TE相等,即由式(14),可得（反射损耗R、吸收损耗A和多次反射损耗B）：金属平板屏蔽效能的计算（15）（16）47传输损耗传输损耗(吸收损耗吸收损耗)A A的计算的计算吸收损耗是电磁波通过屏蔽体所产生的热损耗引起的,电磁波在屏蔽体内的传播常数为式中,为集肤深度；为衰减常数；为相移常数。由于k0RPRH53多次反射损耗多次反射损耗B B的计算（的计算（p166p166）式中,Zw为干扰场的特征阻抗;为屏蔽材料的特征阻抗。多次反射损耗是电磁波在屏蔽体内反复碰到壁面所产生的损耗。当屏蔽体较厚或频率较高时,导体吸收损耗较大,这样当电磁波在导体内经一次传播后到达屏蔽体的第二分界面时已很小,再次反射回金属的电磁波能量将更小。多次反射的影响很小多次反射的影响很小,所以在吸收损耗大于所以在吸收损耗大于15 dB15 dB时时,多次反射损耗多次反射损耗B B可以忽略可以忽略。在屏蔽体很薄或频率很低时在屏蔽体很薄或频率很低时,吸收损耗很小吸收损耗很小,此时必此时必须考虑多次反射损耗须考虑多次反射损耗。（23）54l金属屏蔽体孔阵所形成的电磁泄漏,仍可采用等效传输线法来分析,其屏蔽效能表达式为 (24)非实心型的屏蔽体屏效的计算式中各参数的单位均为分贝(dB)。式前三项分别对应于实心型屏蔽体的屏蔽效能计算式中的吸收损耗、反射损耗和多次反射损耗。后三项是针对非实心型屏蔽引入的修正项目。式中,Aa为孔的传输衰减;Ra为孔的单次反射损耗;Ba为多次反射损耗;K1为与孔个数有关的修正项;K2为由趋肤深度不同而引入的低频修正项;K3为由相邻孔间相互耦合而引入的修正项。55各项的计算公式如下：(1)Aa项:当入射波频率低于孔的截止频率fc(按矩形或圆形波导孔截止频率计算)时,可按下述两式计算:矩形孔 圆形孔 式中,Aa为孔的传输衰减(dB);l为孔深(cm);W 为与电场垂直的矩形孔宽度(cm);D为圆形孔的直径(cm)。(25(a)(25(b)56(2)Ra项:取决于孔的形状和入射波的波阻抗Zw,其值由下式确定:(26)p为孔的特征阻抗与入射波的波阻抗之比,根据波导理论可知,在截止情况下矩形孔的特征阻抗为：圆形孔的为：(27)各种入射波的波阻抗由式(22)给出,对于低阻抗场低阻抗场的矩形孔有：对于圆形孔有：(28(a)(28(b)57同理可得,对于高阻抗场高阻抗场的矩形孔：(29(a)对于高阻抗场的圆形孔：(29(b)58对于平面波场平面波场矩形孔：(30(a)对于平面波场圆形孔：上式中,W 为矩形孔宽边长度(m),D为圆形孔直径(m),r 是干扰源到屏蔽体的距离(m),f 是频率(Hz),为波长(m)。(30(b)59(3)Ba项:当Aa15 dB时,多次反射修正项由下式确定 式中,p与式(26)中的 p 的意义相同；Aa由式(25)给出。(4)K1项:当干扰源到屏蔽体的距离比孔间距大得多时,孔数的修正项孔数的修正项由下式确定 K1=10lg(an)式中,a为单个孔的面积(cm2);n 为每平方厘米面积上的孔数。如果干扰源非常靠近屏蔽体,则K1可忽略。(31)(32)60(5)K2项:当集肤深度接近孔间距当集肤深度接近孔间距(或金属网丝直或金属网丝直径径)时时,屏蔽体的屏蔽效能将有所降低屏蔽体的屏蔽效能将有所降低,用集肤深度修集肤深度修正项正项表示这种效应的影响。K2=20lg(1+35P2.3)式中,P为孔间隔导体宽度与集肤深度之比。(6)K3项:当屏蔽体上各个孔眼相距很近当屏蔽体上各个孔眼相距很近,且孔且孔深比孔径小得多时深比孔径小得多时,由于相邻孔之间的耦合作用,屏蔽体将有较高的屏蔽效能。相邻孔耦合修正项由下式相邻孔耦合修正项由下式确定确定:(33)(34)61l在屏蔽要求很高的情况下,单层屏蔽往往难以满足要求,这就需要采用多层屏蔽。l下图给出了三层屏蔽体的示意图。多层屏蔽体屏蔽效能的计算62三层屏蔽的屏蔽效能为 式中,An、Rn、Bn分别为单层屏蔽的吸收损耗、反射损耗和多次反射损耗,其单位均为dB。同理,可得出多层(n层)屏蔽体的屏蔽效能为(35)(36)63一般多层屏蔽体大多是如下图所示的结构,其间的夹层为空气,此时应用三层屏蔽体屏蔽效能的公式(设两实体金属屏蔽体为同一种金属,且厚度相等为l)。则有：(37)(38)(39)(40)64B2在一定的频率范围内为负值,说明采用如图所示的双层屏蔽体的屏效可能小于可能小于两个单层屏蔽体屏蔽效能之和。65在频率很高时,电磁波在两屏蔽层间会产生谐振。当两屏蔽层间距 (n1,2,3,),即两层间距为两层间距为1/41/4 波长的奇数倍时波长的奇数倍时,双层屏蔽具双层屏蔽具有最大的屏蔽效能有最大的屏蔽效能,约为(2SE+6 dB),其中SE为单层屏效。当 ,即两层间距为两层间距为1/41/4波长的偶数波长的偶数倍时倍时,屏蔽效能最小屏蔽效能最小,约为(2SER),其中R为单层屏蔽的反射损耗。66几种实用的屏蔽技术 和设计要点67双层屏蔽：68l工程塑料机箱工程塑料机箱 l为了具备电磁屏蔽的功能,通常在机箱上采用喷导采用喷导电漆、电漆、电弧喷涂、电弧喷涂、电离镀、电离镀、化学镀、化学镀、真空沉积、真空沉积、贴导电箔贴导电箔(铝箔或铜箔铝箔或铜箔)及热喷涂工艺及热喷涂工艺,在机箱上产生一层导电薄膜,称为薄膜材料(1/41/4,。1为导电薄膜的厚度,电磁波在导电薄膜中的传播波长为),这种屏蔽为薄膜屏蔽这种屏蔽为薄膜屏蔽薄膜材料与薄膜屏蔽69l由于薄膜屏蔽的导电层很薄,吸收损耗几乎可以忽略,因此薄膜屏蔽的屏效主要取决于反射损耗反射损耗,下表给出了铜薄膜在频率为1 MHz 和 1 GHz时,不同厚度的屏蔽效能计算值。由上表可见,薄膜的屏效几乎与频率无关薄膜的屏效几乎与频率无关。只有在屏蔽层厚度大于/4时,由于吸收损耗的增加,多次反射损耗才趋于零,屏蔽效能才随频率升高而增加。70l下表给出了各类方法所形成的薄膜屏蔽层薄膜屏蔽层的电阻、厚度及所能达到的电磁屏蔽效能值。71l设备基于散热、通风等原因,需在壳体上开孔开窗,这使屏蔽效能大大降低,造成外壳泄漏或易受干扰。l完全屏蔽是理想情况,但在实际的屏蔽中很难做到。l需要设计者根据实际情况制定壳体屏蔽设计方案，对屏蔽进行完整性设计。l几乎在所有实际应用中都需要对孔、缝隙进行屏蔽。虽然从理论上讲,对壳体的所有边进行很好的焊接就能提供极好的屏蔽,但这在实际中是不可能的。因此,就有必要考虑采用哪种材料来提高屏蔽的完整性有必要考虑采用哪种材料来提高屏蔽的完整性。屏 蔽 完 整 性721.1.通风孔通风孔通风孔的处理一般采用两种方法,一种是采用屏蔽盖采用屏蔽盖板板;另一种是采用蜂窝状盖板采用蜂窝状盖板。对于屏蔽室和屏蔽机壳,通常既需要对流通风也需要风扇强制通风。必须要从射频衰减和对空气流的阻力来综合考虑通风口所用电磁屏的屏蔽材料。屏蔽盖板相对较便宜,但它的屏蔽效能有限,并且还会影响空气的流动。蜂窝状材料常常被采用蜂窝状材料常常被采用,这种材料既能提供较高的这种材料既能提供较高的屏蔽效能又能提供线形空气流屏蔽效能又能提供线形空气流。73l在蜂窝状结构中,每一个六边形单元都是一个截止波导,用于提高屏蔽效能。（截止波导是简单的管状金属结构，它在电气上呈现高通滤波器的特性。波导允许截止频率以上的信号通过，而低于截止频波导允许截止频率以上的信号通过，而低于截止频率的信号则被阻止或衰减率的信号则被阻止或衰减。蜂窝板是屏蔽设计中使用最多的截止波导。）l蜂窝板的原理是：将大量的截止波导焊接在一起，构成截止波导阵列，这样可以形成很大的开口面积，同时能够防止电磁波泄漏。l由于这里的截止波导截面是六边形的，形成阵列后很像蜂巢，因此称为蜂窝板。这种材料具有重量轻、空气流阻力小、屏蔽效能高等优点。l使用蜂窝板材料时需要注意：蜂窝板周边与屏蔽基体的搭接问题搭接问题。742.2.缝隙缝隙屏蔽体上的接缝处由于结合表面不平、清洗不干净或焊接质量不好、紧固螺钉之间存在空隙等原因会在接缝处造成缝隙。当缝长小于1/4波长时,根据波导理论可以认为,在平面波作用下,缝隙中的波阻抗将大于自由空间波阻抗。在缝隙入口处由于波阻抗的突变而引起反射损耗。入射波通过缝隙时发生反射损耗与吸收损耗反射损耗与吸收损耗,造成带有缝隙的金属屏蔽体的屏蔽效能下降。75当金属屏蔽体缝隙的缝长大约等于三倍金属板的集肤深度时,缝隙的吸收损耗和金属板的吸收损耗相等,缝隙基本上不降低屏蔽效能。采用以下几种方法来提高屏蔽效能。(1)增加缝隙深度:盒箱壳体中活动端面的接合处存在着最常见的屏蔽体的缝隙,缝隙深度往往主要取决于屏蔽体的壁厚。若在连接处加上边,不但增加接触面,便于紧固,而且还增加了缝隙深度增加了缝隙深度,这使吸收损耗增加这使吸收损耗增加,从而提高总的屏蔽效能。76(2)提高接合面加工精度:提高接合面的加工精度是提高接合面的加工精度是减少漏缝的有效方法减少漏缝的有效方法,但采用精密加工方法会使成本但采用精密加工方法会使成本骤增骤增,通常采用铸造成型加工、端面磨平加工、电焊接加工等可以取得较好的效果。例如,在航空航天领域的机载设备,为提高屏蔽效能,其中不乏采用整体精密铸造和焊接连接的机盒。(3)加装导电衬垫:一般来说,用薄板材料以扳金加工制成的屏蔽盒箱,其接合面很难做到不留缝隙,因而只有通过在缝隙中加装导电衬垫来提高屏蔽效能通过在缝隙中加装导电衬垫来提高屏蔽效能。77(4)在接缝处涂导电涂料:导电涂料流动性好导电涂料流动性好,容易渗容易渗透进入接合表面以填补缝隙透进入接合表面以填补缝隙。使用导电涂料,必须对接缝表面进行清理。78 电磁屏蔽设计要点：(p171)THANK YOUSUCCESS2024/1/29 周一79可编辑