电磁兼容第6章

1、 第六章 抗干扰技术 61 屏蔽技术 62 滤波技术 63 接地技术 64 其它抗干扰技术简介 65 频谱管理 干扰信号侵入设备的途径：、由天线侵入，、由等效天线侵入(电源线、输入、输出信号线)，、由机壳上的孔洞或缝隙侵入 机箱一般是铁板或铝板，若无孔洞、缝隙（全焊接） 屏蔽效果可达100dB以上（对高频电场），由于缝隙、 通风口、表头、调节轴屏蔽效果一般在60dB以下 （计算机机箱，实测20dB左右）。、由电源线侵入 传导干扰 使用同一电源的其他设备产生的干扰信号，可沿电源 线侵入。6屏蔽技术 屏蔽的概念和分类1、屏蔽的概念：屏蔽是防止辐射干扰的主要手段，所谓屏 蔽就是采用一定的技术手段，把

2、电磁场限 制在一定的空间范围之内。 、主动屏蔽：把干扰源置于屏蔽体之内，防止电磁能量 和干扰信号泄漏到外部空间。、被动屏蔽：把敏感设备置于屏蔽体内，使其不受外部 干扰的影响。2、屏蔽的分类（按场的类型可分为） 、静电屏蔽 、磁场屏蔽 、电磁屏蔽 611 静电屏蔽、屏蔽静电场或变化缓慢的交变电场（例如工频电场， 高压带电作业的均压服）、屏蔽体：良导体壳（金属板、网） 、主动屏蔽：屏蔽干扰源，导体壳接地。 、对于静电场：导体壳接地B电 位为0，外表面没有电荷分布， 屏蔽是完全的。、A所带的电荷变化时（变化缓 慢的交变电场），接地线中出 现电流，这时： B外表面出现电荷分布， 接地电阻不可能完全为0

3、，B的 电位也不为零， 、被动屏蔽：屏蔽敏感设备 原理：导体壳内是等位 体，场强为0， 、屏蔽效果 屏蔽体上的感应电压： 设备上的干扰电压： 11 6 1 11SSASj C ZUUj C Z 22 6 1 21BBSBj C ZUUj C Z 612磁场屏蔽 、屏蔽效果、定义： 0000, 6 1 4 ,BHSSBHBHBH 或、 、 rt21+ 6 1 53 RS 33=4/3, = 3V/(4 )VRR2()20lg(1) 6 1 63rtS dBR B0、H0没有加屏蔽体时的磁场没有加屏蔽体时的磁场 B、H屏蔽体内的磁场屏蔽体内的磁场 t：屏蔽体的厚度R：与屏蔽体体积相等的球体的半径

4、设屏蔽体的体积为V，则：、磁场屏蔽壳的效果 磁屏蔽不可能把磁力线完全集中在屏蔽体内 ，总有一些泄漏，采用双层屏蔽，可以提高屏蔽效果。613 电磁屏蔽吸收损耗反射损耗多重反射损耗计算屏蔽效果：设入射波为 10E111010000101 = (6 1 8)rER EER 、反射系数反射透射多重反射反射透射多重反射222 113,diEE e、1 (61 10)f 22202 122 12 103210122 10001002042254 (6 1 11)()riididER EEET EE eeE 、反射透射多重反射211101010022 = 6 1 92 ET ETE 、透射系数从 开始，称为

5、导体板内的多重反射损耗S3 。22 1rE7、总的透射场强 33312212201 2022220212001 22220, 14(1) (6 1 12) 11()ddddEEENTT eERmR em eETTmm e 递减的等比数列1220232222131 (6 1 13)(1) dB 20lg(1)20lg20lg 1 (6 1 14) ddddEm eSEm eSmem eSSS 屏蔽效果（总的损耗）用表示：反射损耗吸收损耗多重反射损耗20200307() 20lg (6 1 15)4 377 , 2 2.81 10 3.69 10 rrrSdBjfffG 、反射损耗对于平面波良导体

6、 (6 1 16) 273732 1, 1, 108.2 10lg() 101 10 , = 5.8 105.8 108.2 10lg5.8 10() 108.2 10lgrrfGSf MHzdBGSf MHz例： 一定，铜板铁板11()37.6 2 20lg8.686 2 131.4 131.4 ()() (6 1 18)drrf MHzdBSeddSdfGd mmf MHzGdB 铜板的反射损耗比铁板大。、吸收损耗：导体板的厚度，：衰减常数， 对于良导体例：f一定， 铜板：rG1 铁板：rG1 铁板的吸收损耗大。3、导体板内的多重反射损耗 已经很小， 一般，若吸收损耗S115dB时，S3可

7、以忽略。22320lg 1 (6 1 19)dSm e 22 1rE(a)是较好的方案；(b)中的开缝就切断了感应电流，降低屏蔽效果。同时，屏蔽上的孔洞或缝隙，当有电流从其边上流过时侯，会产生，同样会导致屏蔽效果下降。、由于电磁屏蔽本质上是利用导体板中所产生的感应电流的作用，所以屏蔽体上不能在垂直于电流的方向上开缝，降低屏蔽效果。、为了保证总的屏蔽效果，屏蔽层的厚度应接近（或大 于）屏蔽层内电磁波的波长，良导体内： 7212 6 1 2010rf 例：f0.5MHz， 铜板内 0.59mm， f1MHz , 铜板内 0.066mm， f100MHz， 铜板内 0.0066mm， f50Hz，

8、铜板内 59mm， 铁板内 4.5mm， 在低频时，铁板的屏蔽效果好。 、屏蔽效果 1：加屏蔽之前，2：加屏蔽后。 11122220lg, 20lg, 10lg,EHPSSSEHP5、计算屏蔽效果的方法 在几个诺模图上分别求出S1、S2、S3，然后相加利用资料和设计手册提供的图表计算屏蔽效能也是简便的方法 吸收损耗S1作图计算 吸收损耗诺模图 rr 反射损耗S2作图计算 由于反射损耗的计算公式分成近区电场、近区磁场和远区平面波三种，因此作图法也需要分别在不同的诺模图上进行。 设已知电磁波 f1MHz，屏蔽材料为铜，屏蔽体处于近区电场中,r0.9m，作图求S2 。 近区电场反射损耗计算图 设电磁

9、场频率flMHz，屏蔽体为铝材，离场源距离r25.4mm，求S2值。、铝r0.61，r1，r/r0.61，找到a点。、同理可求得S2. 近区磁场反射损耗计算图 远区平面波的反射损耗 作图计算 远区平面波的反射损耗 前面讨论了完整金属板的屏蔽作用，有缝隙，空洞的屏蔽体的屏蔽效果会大幅度下降。（在EMC设计中讲） 四、一些实用的屏蔽技术、金属网屏蔽、金属网的屏蔽效果：利用反射损耗，吸收损耗比较小。、屏蔽效果： 当金属网的网眼的最大尺寸b2时， 若网孔间间距60根以上，孔隙率50以 下，金属网与金属板的反射损耗近似相等。 ：由于网线之间接触电阻的影响，实际的屏蔽 效果要低得多。 41.5 1020l

10、g 6 1 21() ()SdBb cm f MHz 2、薄膜屏蔽、定义：若在某一屏蔽层内传播的电磁波的波长为，屏蔽层的厚度为d，若d4，称为薄膜屏蔽。 一般是在一种衬底材料上喷涂一层金属薄膜。例：f100MHz时，铜膜内0.0066mm， d41.65103mm。 一些微电子器件外面利用真空沉积法形成一层金属薄 膜，起屏蔽作用。、屏蔽效果：由于屏蔽层很薄，吸收损耗S1可以忽略， 屏蔽效果主要取决于反射损耗S2。 铜薄膜屏蔽效果如下表. 10110AmAA薄膜厚度10501250021960219600频率1MHz1GHz1MHz1GHz1MHz1GHz1MHz1GHz吸收损耗S10.0140

11、.440.165.20.299.22.992反射损耗S210079109791097910979多重反射损耗S34717260.6210.63.50屏蔽效果S626283848890108171AA表中给出的是计算的理论值，实际的屏蔽效果要低一些，是由表中给出的是计算的理论值，实际的屏蔽效果要低一些，是由于薄膜的厚度不均匀，屏蔽体（如机箱）上有缝隙或孔洞。于薄膜的厚度不均匀，屏蔽体（如机箱）上有缝隙或孔洞。由于薄膜屏蔽层的吸收损耗可以忽略，对低频磁场的由于薄膜屏蔽层的吸收损耗可以忽略，对低频磁场的 屏蔽效果较差，薄膜屏蔽主要用于高频范围内。屏蔽效果较差，薄膜屏蔽主要用于高频范围内。b、表中的多

12、重反射损耗是负值，是由于 S3可能出现负值，如图6111电磁波由空气导体，反射波相位推迟，d0，电磁波由导体空气，相位变化很小， 和 可能反相，多重反射可能使屏蔽效果下降，表中d较大时，S3也可能是正值。 2232220lg 1 0 20lg 1dSm edmS 12E1rE3、双层屏蔽 在干扰场很强的情况下，可采用双层屏蔽。 两层屏蔽材料之间隔开一定的距离（空气或介质），总的吸收损耗有两层屏蔽材料的种类和厚度决定，反射损耗可增大近一倍，可有效地提高总的屏蔽效果，常见的有：、即屏蔽电场也屏蔽磁场一层非磁性材料，（如铜板、铝板，靠近干扰源，可 增加反射衰减），一层磁性材料（如钢板）。、只屏蔽电场：两层非磁性材料。、只屏蔽磁场：两层磁性材料。、防止屏蔽箱的空腔谐振、空腔谐振 导体空腔的谐振频率：设一矩形空腔，边长分别是l、w、h（m），谐振频率： 或 其中C为光速：3108m/s，p、m、n0，1，2，p、 m、n中只能有一个为0。 222 6 1 222cpmnfHzlwh 222150 6 123pmnfMHzlwh 导体空腔的截止