第3章_屏蔽技术(2课时)

1、第第3章章 屏蔽技术屏蔽技术 电磁兼容技术ElectroMagnetic Compatibility 第三章 屏蔽技术第第3章章 屏蔽技术屏蔽技术 一、概述一、概述二、电场屏蔽二、电场屏蔽三、磁场屏蔽三、磁场屏蔽四、电磁场屏蔽四、电磁场屏蔽五、屏蔽材料的特性五、屏蔽材料的特性六、屏蔽体结构六、屏蔽体结构七、孔缝泄露的抑制措施七、孔缝泄露的抑制措施八、屏蔽体设计八、屏蔽体设计2第第3章章 屏蔽技术屏蔽技术 3一、概述一、概述抑制以场的形式造成干扰的有效方法是抑制以场的形式造成干扰的有效方法是电磁屏蔽电磁屏蔽。所谓所谓电磁屏蔽电磁屏蔽就是以某种材料（导电或导磁材料）制成就是以某种材料（导电或导磁材

2、料）制成的屏蔽壳体（实体的或非实体的）将需要屏蔽的区域封的屏蔽壳体（实体的或非实体的）将需要屏蔽的区域封闭起来，形成电磁隔离，即其内的电磁场不能越出这一闭起来，形成电磁隔离，即其内的电磁场不能越出这一区域，而外来的辐射电磁场不能进入这一区域（或者进区域，而外来的辐射电磁场不能进入这一区域（或者进出该区域的电磁能量将受到很大的衰减）。出该区域的电磁能量将受到很大的衰减）。第第3章章 屏蔽技术屏蔽技术 41. 含义含义：用导电或导磁材料制成的屏蔽体将用导电或导磁材料制成的屏蔽体将电磁干扰能量限制在一定范围内电磁干扰能量限制在一定范围内。电子设备利用屏蔽体对电磁能流的反射、吸收和引导作用。利用屏蔽体

3、对电磁能流的反射、吸收和引导作用。第第3章章 屏蔽技术屏蔽技术 5第第3章章 屏蔽技术屏蔽技术 6第第3章章 屏蔽技术屏蔽技术 5. . 屏蔽效能屏蔽效能 屏蔽体的好坏用屏蔽效能来描述。屏蔽效能表现了屏蔽体的好坏用屏蔽效能来描述。屏蔽效能表现了屏蔽体对电磁波的衰减程度屏蔽体对电磁波的衰减程度。 为了定量的说明屏蔽性能的好坏，通常引入一个新为了定量的说明屏蔽性能的好坏，通常引入一个新的物理量的物理量屏蔽效能（屏蔽效能（SESE，Shielding Shielding Effectiveness)(Effectiveness)(简称屏效），它定义为屏蔽前某点的简称屏效），它定义为屏蔽前某点的场强与

4、屏蔽后该点场强之比。场强与屏蔽后该点场强之比。7第第3章章 屏蔽技术屏蔽技术 8第第3章章 屏蔽技术屏蔽技术 9无屏蔽场强无屏蔽场强有屏蔽场强有屏蔽场强屏蔽效能屏蔽效能 SE（dB）10120100140100016010000180100000110010000001120衰减量与屏蔽效能的关系第第3章章 屏蔽技术屏蔽技术 10机箱类型机箱类型屏蔽效能屏蔽效能 SE（dB）民用产品民用产品40以下以下军用设备军用设备60TEMPEST（瞬时电磁脉（瞬时电磁脉冲发射标准）设备冲发射标准）设备80屏蔽室、屏蔽舱屏蔽室、屏蔽舱100以上以上屏蔽效能的要求第第3章章 屏蔽技术屏蔽技术 11二、电场屏

5、蔽原理二、电场屏蔽原理 分类分类：静电屏蔽、交变电场屏蔽：静电屏蔽、交变电场屏蔽 电场屏蔽的作用电场屏蔽的作用：防止两个设备（元件、部件）间的电容性：防止两个设备（元件、部件）间的电容性 耦合干扰耦合干扰第第3章章 屏蔽技术屏蔽技术 121.1.静电屏蔽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，具有下列性质：下，具有下列性质：p导体内部任何一点的电场为零；导体内部任何一点的电场为零；p导体表面任何一点的电场强度矢量的方向与该点的导导体表面任何一点的电场强度矢量的方向与该点的导体平面垂直体平面垂直；p整个导体是一个等位体；整个

6、导体是一个等位体；p导体内部没有静电荷存在，电荷只能分布在导体的导体内部没有静电荷存在，电荷只能分布在导体的表面上。表面上。第第3章章 屏蔽技术屏蔽技术 13(a)孤立带电导体A(b)导体B包围带电导体A的情况(c)静电屏蔽 如图如图(a)(a)所示，设一孤立导体所示，设一孤立导体A A带有正电荷带有正电荷, , 则其周围有静电场存在则其周围有静电场存在, , 电电力线是从导体力线是从导体A A向空间发散。向空间发散。 如果用一金属球壳如果用一金属球壳B B把导体把导体A A包围起来包围起来, , 如图如图(b)(b)所示所示, , 因为根据静电因为根据静电感应原理感应原理, , 金属球壳内壁

7、感应有负电荷金属球壳内壁感应有负电荷, , 球壳外壁感应有正电荷。球壳外壁感应有正电荷。 球壳外球壳外壁的正电荷总量等于球内孤立导体的正电荷总量壁的正电荷总量等于球内孤立导体的正电荷总量, , 所以金属球没有起到屏蔽所以金属球没有起到屏蔽作用。作用。 如果把金属球外壳接地如果把金属球外壳接地, , 如图如图(c)(c)所示所示, , 则球壳外壁的正电荷被引入地则球壳外壁的正电荷被引入地中中, , 球壳外壁电位为零球壳外壁电位为零, , 金属球周围就不再存在静电场了金属球周围就不再存在静电场了, , 可以认为静电场可以认为静电场被封闭在金属球壳内被封闭在金属球壳内, , 金属球壳对孤立导体起到了

8、电场屏蔽作用金属球壳对孤立导体起到了电场屏蔽作用。第第3章章 屏蔽技术屏蔽技术 14 如果空间存在一静电场如果空间存在一静电场, , 把一金属球壳放在把一金属球壳放在该静电场中。该静电场中。 根据静电感应原理球壳外壁两侧分根据静电感应原理球壳外壁两侧分别感应出等量的正负电荷别感应出等量的正负电荷, , 其电力线分布如图所示。其电力线分布如图所示。 金属球壳内部没有电荷金属球壳内部没有电荷, , 是等电位的是等电位的, , 不不论球壳接地与否球壳内部都不存在由外界感应的静论球壳接地与否球壳内部都不存在由外界感应的静电场电场, , 所以金属壳起到了屏蔽外界静电场的作用所以金属壳起到了屏蔽外界静电场

9、的作用, , 这是这是被动屏蔽被动屏蔽的例子。的例子。 这里接地似乎并非静电场屏蔽的必要条件这里接地似乎并非静电场屏蔽的必要条件, , 但是在实际应用中屏蔽壳体不可能是全封闭的但是在实际应用中屏蔽壳体不可能是全封闭的, , 总总可能存在孔、缝等。可能存在孔、缝等。 如果如果不接地不接地，电力线就容易，电力线就容易通过孔缝侵入屏蔽壳体内部通过孔缝侵入屏蔽壳体内部, , 从而影响屏蔽性能从而影响屏蔽性能, , 所以金属屏蔽体接地仍是静电场屏蔽的必要条件。所以金属屏蔽体接地仍是静电场屏蔽的必要条件。 综上可见，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。第第3章章 屏蔽技术屏蔽技术 1

10、52. 2. 交变电场的屏蔽交变电场的屏蔽 交变电场的屏蔽原理是采用电路理论加交变电场的屏蔽原理是采用电路理论加以解释较为方便、直观以解释较为方便、直观, , 因为干扰因为干扰( (骚扰骚扰) )源与源与接收器之间的电场感应耦合可用它们之间的接收器之间的电场感应耦合可用它们之间的耦合电容进行描述。耦合电容进行描述。第第3章章 屏蔽技术屏蔽技术 16一、电磁屏蔽原理一、电磁屏蔽原理3.3.交变电场的屏蔽交变电场的屏蔽gs干扰源接收器CjUgZgZsUs(a)交变电场的耦合设干扰源设干扰源g g上有一交变电压上有一交变电压U Ug g，在其附近产生，在其附近产生交变电场，置于交变电场中的接收器交变

11、电场，置于交变电场中的接收器s s通过阻抗通过阻抗Z Zs s接地，干扰源对接收器的电场感应耦合可以等效接地，干扰源对接收器的电场感应耦合可以等效位分布电容位分布电容C Cj j的耦合，于是形成了的耦合，于是形成了U Ug g、Z Zg g、C Cj j和和Z Zs s构成的耦合回路（四者构成串联回路），如右图构成的耦合回路（四者构成串联回路），如右图所示。所示。接收器上产生的骚扰电压Us为：11()jsssggjgsgsjj CZZUUUj C ZZZZj C干扰电压Us的大小与耦合电容Cj的大小有关。第第3章章 屏蔽技术屏蔽技术 17一、电磁屏蔽原理一、电磁屏蔽原理3.3.交变电场的屏蔽交

12、变电场的屏蔽为了减少干扰源与接收器之间的交变为了减少干扰源与接收器之间的交变电场耦合，可在两者之间插入屏蔽体，电场耦合，可在两者之间插入屏蔽体，如图所示。插入屏蔽体后，原来的耦合如图所示。插入屏蔽体后，原来的耦合电容电容C Cj j的作用现在变为耦合电容的作用现在变为耦合电容C C1 1、C C2 2和和C C3 3的作用。由于干扰源与接收器之间插的作用。由于干扰源与接收器之间插入屏蔽体后，它们之间的直接耦合作用入屏蔽体后，它们之间的直接耦合作用非常小，所以耦合电容非常小，所以耦合电容C3C3可以忽略。可以忽略。设金属屏蔽体对地阻抗为Z1，则屏蔽体上的感应电压为：ggUZZCjZCjU)(11

13、1111gs干扰源接收器C1UgZgZsUsC2C3Z1U1(b)有屏蔽时交变电场的耦合第第3章章 屏蔽技术屏蔽技术 18一、电磁屏蔽原理一、电磁屏蔽原理3.3.交变电场的屏蔽交变电场的屏蔽从而接收器上的感应电压为：从而接收器上的感应电压为：212121121111() 1() 1()ssssgsgj C ZUUj C ZZj C Zj C ZUj C ZZj C ZZgs干扰源接收器C1UgZgZsUsC2C3Z1U1(b)有屏蔽时交变电场的耦合由上式看出，要使由上式看出，要使U Us s减小，则必须使减小，则必须使Z Z1 1减小，减小，而而Z Z1 1为屏蔽体阻抗和接地线阻抗之和。为屏蔽

14、体阻抗和接地线阻抗之和。p屏蔽体必须选用导电性能好的材料，而且必须良好地接地。屏蔽体必须选用导电性能好的材料，而且必须良好地接地。p一般情况下，要求接地的接触阻抗小于一般情况下，要求接地的接触阻抗小于2m2m，比较严格的场合要求小于，比较严格的场合要求小于0.5m0.5m。p若屏蔽体不接地或接地不良，则由于若屏蔽体不接地或接地不良，则由于C1C1CjCj。这将导致加屏蔽体后，干扰。这将导致加屏蔽体后，干扰变得更大，这点应注意变得更大，这点应注意。第第3章章 屏蔽技术屏蔽技术 19第第3章章 屏蔽技术屏蔽技术 20三、磁场屏蔽三、磁场屏蔽磁场屏蔽是抑制噪声源和敏感设备之间由于磁场耦合所产生的干扰

15、。磁场屏蔽是抑制噪声源和敏感设备之间由于磁场耦合所产生的干扰。 磁场屏蔽必须对不同的频率（磁场屏蔽必须对不同的频率（低频磁场屏蔽（低频磁场屏蔽（f 100kHzf 100kHz）和高频）和高频磁场屏蔽磁场屏蔽）采取不同的措施。）采取不同的措施。 第第3章章 屏蔽技术屏蔽技术 21三、磁场屏蔽原理三、磁场屏蔽原理1.1.低频磁场的屏蔽低频磁场的屏蔽低频（低频（100kHz100kHz以下）磁场的屏蔽以下）磁场的屏蔽常用高磁导率的铁磁材料（例如铁、硅钢常用高磁导率的铁磁材料（例如铁、硅钢片、坡莫合金等），其原理是利用铁磁材料的高磁导率对干扰磁场进行分路。片、坡莫合金等），其原理是利用铁磁材料的高磁

16、导率对干扰磁场进行分路。SlRmSab 由上式可知，磁阻由上式可知，磁阻R Rm m与与成反比，导磁率成反比，导磁率越大，则磁阻越大，则磁阻R Rm m越小，越小，此时磁通主要沿着磁阻小的途径形成回路此时磁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由于铁磁材料的磁导率 比空气的磁导率比空气的磁导率0 0大的多，所以铁磁材大的多，所以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，从而起到磁场屏蔽的作用。为减小，从而起到磁场屏蔽的作用。第第3章章 屏蔽技术屏蔽技术 22屏蔽原理：利用高磁导率的铁磁材

17、料屏蔽原理：利用高磁导率的铁磁材料( (例如铁、硅钢片，例如铁、硅钢片，其磁导率约为其磁导率约为 ）对骚扰磁场进行分路，把磁）对骚扰磁场进行分路，把磁力线集中在其内部通过，限制在空气中大量发散。力线集中在其内部通过，限制在空气中大量发散。H1R0RmH0H1H2第第3章章 屏蔽技术屏蔽技术 23一、电磁屏蔽原理一、电磁屏蔽原理2.2.低频磁场的屏蔽低频磁场的屏蔽开口或缝隙正确开口或缝隙不正确铁磁材料（a）开口或缝隙正确开口或缝隙不正确铁磁材料（b）结论：结论： 磁导率越高、截面积越大，则磁路的磁阻越小，集中在磁路中磁导率越高、截面积越大，则磁路的磁阻越小，集中在磁路中的磁通就越大，在空气中的漏

18、磁通就大大减少。的磁通就越大，在空气中的漏磁通就大大减少。 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。因为若缝隙垂直于磁力线，则会切断磁力线，使磁阻增大，隙。因为若缝隙垂直于磁力线，则会切断磁力线，使磁阻增大，屏蔽效果变差。屏蔽效果变差。 第第3章章 屏蔽技术屏蔽技术 24一、电磁屏蔽原理一、电磁屏蔽原理2.2.低频磁场的屏蔽低频磁场的屏蔽 所用铁磁材料的磁导率所用铁磁材料的磁导率越高，屏蔽罩越厚，则磁阻越高，屏蔽罩越厚，则磁阻R Rm m越小，磁屏蔽越小，磁屏蔽效果越好。效果越好。使用铁磁材料作屏蔽体时应注意以下问题： 用铁磁

19、材料做的屏蔽罩，在垂直磁力线方向不应开口或有缝隙。因为用铁磁材料做的屏蔽罩，在垂直磁力线方向不应开口或有缝隙。因为若缝隙垂直于磁力线，则会切断磁力线，使磁阻增大，屏蔽效果变差。若缝隙垂直于磁力线，则会切断磁力线，使磁阻增大，屏蔽效果变差。 铁磁材料的屏蔽不能用于高频磁场的屏蔽。因为高频时铁磁材料中的铁磁材料的屏蔽不能用于高频磁场的屏蔽。因为高频时铁磁材料中的磁性损耗很大，导磁率明显下降。磁性损耗很大，导磁率明显下降。第第3章章 屏蔽技术屏蔽技术 25一、电磁屏蔽原理一、电磁屏蔽原理3.3.高频磁场的屏蔽高频磁场的屏蔽高频磁场的屏蔽采用的是低电阻率的良导体材料，例如铜、铝等高频磁场的屏蔽采用的是

20、低电阻率的良导体材料，例如铜、铝等。其其屏蔽原理屏蔽原理是利用电磁感应现象在屏蔽体表面所产生的涡流的反磁场是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用，来抑制或抵消屏蔽体外的磁场斥作用，来抑制或抵消屏蔽体外的磁场。反磁场高频磁场涡流金属板第第3章章 屏蔽技术屏蔽技术 26 屏蔽是利用感应屏蔽是利用感应涡流涡流的反磁场排斥原骚扰磁场而达的反磁场排斥原骚扰磁场而达到屏蔽的目的，涡电流的大小直接影响屏蔽效果。屏蔽到屏蔽的目的，涡电流的大小直接影响屏蔽效果。屏蔽体电阻

21、越小产生的感应涡流越大而且屏蔽体自身的损耗体电阻越小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。也越小。所以高频磁屏蔽材料需用良导体。 注：因为高频时铁磁材料的磁性损耗注：因为高频时铁磁材料的磁性损耗( (包括磁滞损耗包括磁滞损耗和涡流损耗和涡流损耗) )很大，很大，导磁率明显下降导磁率明显下降。 铁磁材料的屏蔽不适用于高频磁场屏蔽。铁磁材料的屏蔽不适用于高频磁场屏蔽。 屏蔽盒上缝的方向必须顺着涡流方向并且要尽可能地屏蔽盒上缝的方向必须顺着涡流方向并且要尽可能地缩小缝的宽度。如果开缝切断了涡流的通路则将大大影缩小缝的宽度。如果开缝切断了涡流的通路则将大大影响金属

22、盒的屏蔽效果。响金属盒的屏蔽效果。第第3章章 屏蔽技术屏蔽技术 27一、电磁屏蔽原理一、电磁屏蔽原理3.3.高频磁场的屏蔽高频磁场的屏蔽开口或缝隙正确开口或缝隙不正确良导体材料（a）开口或缝隙正确开口或缝隙不正确良导体材料（b）MLLsrsUsIIs屏蔽线圈等效电路第第3章章 屏蔽技术屏蔽技术 28一、电磁屏蔽原理一、电磁屏蔽原理3.3.高频磁场的屏蔽高频磁场的屏蔽MLLsrsUsIIs屏蔽线圈等效电路I I为线圈的电流，为线圈的电流，M M为线圈与屏蔽盒间为线圈与屏蔽盒间的互感，的互感，r rs s、L Ls s为屏蔽盒的电阻及电感，为屏蔽盒的电阻及电感，I Is s为屏蔽盒上产生的涡流。为

23、屏蔽盒上产生的涡流。由上图可以得出：由上图可以得出：sssLjrMIjI第第3章章 屏蔽技术屏蔽技术 29一、电磁屏蔽原理一、电磁屏蔽原理3.3.高频磁场的屏蔽高频磁场的屏蔽（1）在高频时）在高频时很大，很大，rsLs。这是。这是Ls可以忽略可以忽略不计，则有：不计，则有：IrMjIssp 低频时产生的涡流小，因此涡流反磁场也就不能完全排斥原骚扰磁场。低频时产生的涡流小，因此涡流反磁场也就不能完全排斥原骚扰磁场。p所以该方式仅适用于高频。所以该方式仅适用于高频。第第3章章 屏蔽技术屏蔽技术 30（3 3）屏蔽体电阻）屏蔽体电阻r rs s越小，则产生的感应涡流越大，而且屏蔽体越小，则产生的感应

24、涡流越大，而且屏蔽体自身损耗也越小。所以，高频磁屏蔽材料需用良导体，常用铝、自身损耗也越小。所以，高频磁屏蔽材料需用良导体，常用铝、铜及铜镀银等。铜及铜镀银等。（4 4）由于高频电流的集肤效应，涡流仅在屏蔽盒的表面薄层）由于高频电流的集肤效应，涡流仅在屏蔽盒的表面薄层(0.2(0.20.8 mm)0.8 mm)流过，而屏蔽盒内层被表面涡流所屏蔽，所以高频流过，而屏蔽盒内层被表面涡流所屏蔽，所以高频屏蔽盒无须做得很厚。屏蔽盒无须做得很厚。（5 5）屏蔽盒在垂直于涡流的方向上不应有缝隙或开口。因为垂直）屏蔽盒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，将切断涡流。于涡

25、流的方向上有缝隙或开口，将切断涡流。（6 6）磁场屏蔽盒是否接地不影响磁屏蔽效果。）磁场屏蔽盒是否接地不影响磁屏蔽效果。第第3章章 屏蔽技术屏蔽技术 31四四. .电磁屏蔽电磁屏蔽1、 时变电磁场中，电场和磁场总是同时存在的，通常所说的时变电磁场中，电场和磁场总是同时存在的，通常所说的屏蔽屏蔽，多指电磁屏蔽。电磁屏蔽是指同时抑制或削弱电场和磁场。多指电磁屏蔽。电磁屏蔽是指同时抑制或削弱电场和磁场。 电磁屏蔽一般也是指高频交变电磁屏蔽电磁屏蔽一般也是指高频交变电磁屏蔽(10kHz-40GHz)(10kHz-40GHz)。2 2、在频率较低的近场区，近场随着骚扰源的性质不同，电场和磁场的、在频率较

26、低的近场区，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。大小有很大差别。 高电压小电流高电压小电流骚扰源以电场为主，磁场骚扰较小（有时可忽略）。骚扰源以电场为主，磁场骚扰较小（有时可忽略）。 低电压高电流低电压高电流骚骚 扰扰 源源 以以 磁磁 场场 骚骚 扰扰 为为 主，电场骚扰较小。主，电场骚扰较小。3 3、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、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，因此需要将场骚扰。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，即电场和磁场同时屏

27、蔽，即电磁屏蔽电磁屏蔽。第第3章章 屏蔽技术屏蔽技术 32n设金属平板左右两侧均为空气，因而在左右两个界面上出现波阻抗设金属平板左右两侧均为空气，因而在左右两个界面上出现波阻抗突变，入射电磁波在界面上就产生反射和透射。突变，入射电磁波在界面上就产生反射和透射。n电磁能（波）的反射，是屏蔽体对电磁波衰减的第一种机理，称为电磁能（波）的反射，是屏蔽体对电磁波衰减的第一种机理，称为反射损耗反射损耗，用，用R R表示。表示。p 透射入金属板内继续传播，其场量透射入金属板内继续传播，其场量 振幅要按指数规律衰减。场量的衰振幅要按指数规律衰减。场量的衰 减反映了金属板对透射入的电磁能减反映了金属板对透射入

28、的电磁能 量的吸收，电磁波衰减的第二种机量的吸收，电磁波衰减的第二种机 理称为理称为吸收损耗吸收损耗，用，用A A表示表示p 在金属板内尚未衰减掉的剩余能量达到金属右边界面上时，又要发在金属板内尚未衰减掉的剩余能量达到金属右边界面上时，又要发生反射，并在金属板的两个界面之间来回多次反射。只有剩余的一小生反射，并在金属板的两个界面之间来回多次反射。只有剩余的一小部分电磁能量透过屏蔽的空间。电磁波衷减的第三种机理，称为部分电磁能量透过屏蔽的空间。电磁波衷减的第三种机理，称为多次多次反射修正因子反射修正因子，用，用B B表示表示。tRAB第第3章章 屏蔽技术屏蔽技术 33第第3章章 屏蔽技术屏蔽技术

29、 34五、屏蔽材料的特性五、屏蔽材料的特性q 根据磁屏蔽理论，磁屏蔽是利用由高导磁材料制成的磁屏蔽体，提供低磁阻的磁通路是的大部分磁通在磁屏蔽体上分流，来达到屏蔽的目的。因此，成为选择磁屏蔽材料的主要依据。1.1.导磁材料导磁材料q 通常磁性材料分为弱磁性材料和强磁性材料两种。弱磁性材料：顺磁性物质（如铝等金属）；抗磁性物质（如铜等金属）。强磁性材料：铁磁性物质（如铁、镍等金属）。第第3章章 屏蔽技术屏蔽技术 35五、屏蔽材料的特性五、屏蔽材料的特性q 根据屏蔽理论，电屏蔽和电磁屏蔽是利用导电材料制成的屏蔽根据屏蔽理论，电屏蔽和电磁屏蔽是利用导电材料制成的屏蔽体并结合接地，来切断干扰源与接收器

30、之间的耦合通道，以达到体并结合接地，来切断干扰源与接收器之间的耦合通道，以达到屏蔽的目的。因此，屏蔽的目的。因此，成为选择屏蔽材料的主要依据成为选择屏蔽材料的主要依据。2.2.导电材料导电材料3.3.薄膜材料与薄膜屏蔽薄膜材料与薄膜屏蔽q 为了具备电磁屏蔽的功能，通常在机箱上采用喷导电漆、电弧为了具备电磁屏蔽的功能，通常在机箱上采用喷导电漆、电弧喷涂、电离镀、化学镀、真空沉积、贴导电箔（铝箔或铜箔）及喷涂、电离镀、化学镀、真空沉积、贴导电箔（铝箔或铜箔）及热喷涂工艺，在机箱上产生一层导电薄膜，称为热喷涂工艺，在机箱上产生一层导电薄膜，称为。q 假定导电薄膜的厚度为假定导电薄膜的厚度为L L，电

31、磁波在导电薄膜中的传播波长为，电磁波在导电薄膜中的传播波长为1 1。若。若L LZj，则有则有：1211jssgjgsZZUUZZZj Cj CgUgZgZjZsC1C2GUs（b）等效电路S第第3章章 屏蔽技术屏蔽技术 40六、屏蔽体的结构六、屏蔽体的结构1.1.电屏蔽的结构电屏蔽的结构（2 2）双层门盖结构）双层门盖结构q为了进一步提高屏蔽，机箱为了进一步提高屏蔽，机箱可采用双层门，屏蔽盒可采用可采用双层门，屏蔽盒可采用双层盖，与单层盖的耦合等效双层盖，与单层盖的耦合等效电路相比，多了一次衰减，因电路相比，多了一次衰减，因而可提高屏效，但每层依然要而可提高屏效，但每层依然要采取改善接触的措

32、施。采取改善接触的措施。根据等效电路可得接收器上的感应电压Us，考虑到ZC2Zj1 ZC3Zj2 ，则有：123123123111jjjsgjgjjZZZUUZZZZj Cj Cj CC1G1C2gSUgZsZg（a）耦合路径C3G2gUgZgZj1ZsC1C2G1Us（b）等效电路Zj2G2C3S第第3章章 屏蔽技术屏蔽技术 41六、屏蔽体的结构六、屏蔽体的结构2.2.磁屏蔽的结构磁屏蔽的结构q 磁屏蔽是利用屏蔽体对磁通进行分流，因而磁屏蔽不能采用板状结磁屏蔽是利用屏蔽体对磁通进行分流，因而磁屏蔽不能采用板状结构，而应采用盒状、筒状、柱状的结构。构，而应采用盒状、筒状、柱状的结构。q 由于磁

33、阻与磁路的横截面积由于磁阻与磁路的横截面积s s和磁导率成反比，因而磁屏蔽体的体积和磁导率成反比，因而磁屏蔽体的体积和重量都比较大。若要求较高的屏蔽时，一般采用双层屏蔽，此时在体和重量都比较大。若要求较高的屏蔽时，一般采用双层屏蔽，此时在体积重量增加不多的情况下，能显著提高屏蔽效能。积重量增加不多的情况下，能显著提高屏蔽效能。3.3.电磁屏蔽的结构电磁屏蔽的结构q 电电磁屏蔽是利用屏蔽体对干扰电磁波的吸收、反射来达到减弱干扰磁屏蔽是利用屏蔽体对干扰电磁波的吸收、反射来达到减弱干扰能量作用的。因而电磁屏蔽可采用板状、盒状、筒状、柱状的屏蔽体能量作用的。因而电磁屏蔽可采用板状、盒状、筒状、柱状的屏

34、蔽体。qq 对于电磁屏蔽体，其形状选择的标准应以减少接缝和避免腔体谐振对于电磁屏蔽体，其形状选择的标准应以减少接缝和避免腔体谐振为准为准。第第3章章 屏蔽技术屏蔽技术 42七、孔缝泄漏的抑制措施七、孔缝泄漏的抑制措施1.1.装配面处接缝泄漏的抑制装配面处接缝泄漏的抑制（1）增加金属之间的搭接面q 不同部分的结合处构成的缝隙是一条细长的开口。在平整的不同部分的结合处构成的缝隙是一条细长的开口。在平整的结合处也不可能完全接触，只能在某些点上是真正的接触，这构结合处也不可能完全接触，只能在某些点上是真正的接触，这构成了一个空洞的阵列。当缝隙很窄时，缝隙之间的电容较大，其成了一个空洞的阵列。当缝隙很窄

35、时，缝隙之间的电容较大，其阻抗可以等效为电阻和电容的并联。阻抗可以等效为电阻和电容的并联。q 由于容抗随着频率升高而降低，因此在频率较高时，屏蔽效能较高。增加金属之间的搭接面积可以减小阻抗，从而减小泄漏。缝隙泄漏的等效电路第第3章章 屏蔽技术屏蔽技术 43七、孔缝泄漏的抑制措施七、孔缝泄漏的抑制措施1.1.装配面处接缝泄漏的抑制装配面处接缝泄漏的抑制（2）增加缝隙深度dq 根据电磁场理论，具有一定深度的缝隙均可看作波导，而波导在一定条件下可以对其内部传播的电磁波进行衰减，深度越深，衰减越多。增加缝隙深度d的结构dd第第3章章 屏蔽技术屏蔽技术 44七、孔缝泄漏的抑制措施七、孔缝泄漏的抑制措施1

36、.1.装配面处接缝泄漏的抑制装配面处接缝泄漏的抑制（3）装配面处加入电磁密封衬垫q 在不同部分的结合处，即使使用铣床等机械加工，结合处也不可能完全接触上。因此缝隙是在所难免的，这些缝隙构成了电磁波的泄漏源，特别是对于高频电磁波，缝隙的泄漏是十分严重的。最理想的方法是将这些缝隙焊接起来，但是在许多场合这是不现实的。q 常用的方法是在缝隙处使用电磁密封衬垫。电磁密封衬垫对电磁波的密封作用就像在流体容器的盖子上使用橡胶密封衬垫一样，通过使用电磁密封衬垫，可以轻松地实现缝隙的电磁密封。电磁密封衬垫第第3章章 屏蔽技术屏蔽技术 45常用的电磁密封衬垫a) 金属丝网衬垫：价格较低，不易损坏，低频时屏蔽效能

37、较高，但高频时屏蔽效能较低。b) 导电布衬垫：柔软、压缩性好，可用于有一定环境密封要求的场合，其高、低频的屏蔽效果均较好，但频繁摩擦易损坏导电表面。c) 导电橡胶：可同时提供电磁密封和环境密封，常用于有环境密封要求的场合，低频时屏蔽性能较差，高频时则较好。导电橡胶整体较硬，配合性能比金属丝网差，且价格较贵。d) 指形簧片：常用在接触面滑动接触的场合，低频和高频时的屏蔽效能都较好，但价格较高。 第第3章章 屏蔽技术屏蔽技术 46 用铍铜丝、蒙乃尔丝或不锈钢丝编织成管状长条，外形很像屏蔽电缆的屏蔽层。为了增强金属网的弹性，有时在网管内加入橡胶芯。常用电磁密封衬垫第第3章章 屏蔽技术屏蔽技术 47第

38、第3章章 屏蔽技术屏蔽技术 48第第3章章 屏蔽技术屏蔽技术 49不同衬垫材料的特点比较衬垫种类衬垫种类优点优点缺点缺点适用场合适用场合导电橡胶导电橡胶具有环境密封和电磁密封具有环境密封和电磁密封作用，高频屏蔽效能高作用，高频屏蔽效能高需要的压力大、价需要的压力大、价格高格高需要环境密封和较高屏需要环境密封和较高屏蔽效能的场合蔽效能的场合金属丝网条金属丝网条成本低、不易损坏成本低、不易损坏高频屏蔽效能低、高频屏蔽效能低、没有环境密封作用没有环境密封作用干扰频率在干扰频率在1GHz以下以下的场合的场合指形簧片指形簧片屏蔽效能高、允许滑动接屏蔽效能高、允许滑动接触、形变范围大触、形变范围大价格高、

39、没有环境价格高、没有环境密封作用密封作用有滑动接触的场合、较有滑动接触的场合、较高屏蔽效能的场合高屏蔽效能的场合螺旋管螺旋管屏蔽效能高、价格低、复屏蔽效能高、价格低、复合型能提供环境密封和电合型能提供环境密封和电磁密封磁密封过量压缩时容易损过量压缩时容易损坏坏需要环境密封和较高屏需要环境密封和较高屏蔽效能的场合、有良好蔽效能的场合、有良好压缩限位的场合压缩限位的场合多重导电橡胶多重导电橡胶弹性好、价格低、可提供弹性好、价格低、可提供环境密封环境密封表层导电层较薄、表层导电层较薄、反复使用时易脱落反复使用时易脱落需要环境密封和一般屏需要环境密封和一般屏蔽效能的场合、不能提蔽效能的场合、不能提供较

40、大压力的场合供较大压力的场合导电布导电布柔软、需要压力小、价格柔软、需要压力小、价格低低温湿环境中容易损温湿环境中容易损坏坏不能提供较大压力的场不能提供较大压力的场合合第第3章章 屏蔽技术屏蔽技术 50七、孔缝泄漏的抑制措施七、孔缝泄漏的抑制措施2.2.通风冷却孔泄漏的抑制通风冷却孔泄漏的抑制（1）覆盖金属丝网q 将金属丝网覆盖在大面积的通风孔上，能显著地防止电磁泄漏。金属丝网结构简单，成本低，通风量较大，适用于屏蔽要求不太高的场合。q 金属丝网的屏蔽性能与网孔直径、网孔疏密程度、网丝交叉点处焊接质量及网丝材料的导电率有关。（2）穿孔金属板q 一般而言，孔洞尺寸愈大，电磁泄漏也就愈大，屏效愈差

41、，为了提高屏效效能，可在满足屏蔽体通风量要求的条件下，以多个小孔代替大空，这就需要采用穿孔金属板。q 穿孔金属板通常有两种结构形式：一种直接在机箱或屏蔽体上打孔；另一种是单独制成穿孔金属板，然后安装到机箱的通风孔上。第第3章章 屏蔽技术屏蔽技术 51七、孔缝泄漏的抑制措施七、孔缝泄漏的抑制措施2.2.通风冷却孔泄漏的抑制通风冷却孔泄漏的抑制（3）截止波导通风孔q 金属丝网和穿孔金属板在频率大于100MHz时，其屏效将大为下降。尤其是当孔眼尺寸不是远小于波长甚至接近于波长时，其泄漏将更为严重。q 由电磁理论可知，波导对于在其内部传播的电磁波，起着高通滤波器的作用，高于截止频率的电磁波才能通过，基

42、于上述理论，就出现了截止波导通风孔阵。截止波导通风孔阵屏蔽体第第3章章 屏蔽技术屏蔽技术 52七、孔缝泄漏的抑制措施七、孔缝泄漏的抑制措施3.3.观察窗口（显示器件）泄漏的抑制观察窗口（显示器件）泄漏的抑制（1）使用透明屏蔽材料q 金属网夹在两层玻璃之间构成。q 在玻璃上镀上一层很薄的导电层构成。（2）用隔离舱将显示器件与设备的其他电路隔离开（3）使用波导衰减器4.4.器件调谐孔（有连接杆的操作器件）泄漏的抑制器件调谐孔（有连接杆的操作器件）泄漏的抑制屏蔽体上开小孔屏蔽体上装截止波导用隔离舱隔离操作器件第第3章章 屏蔽技术屏蔽技术 53八、屏蔽体设计八、屏蔽体设计1明确电磁骚扰源及敏感单元2大致确定屏蔽体的屏蔽效能3确定屏蔽方式4进行屏蔽完整性设计8.2 屏蔽体设计中的处理方法 8.1 屏蔽体设计原则1屏蔽方式及屏蔽材料的选择根据电磁特性：u近场电屏蔽高导电率金属，接地；u近场低频磁场屏蔽高导磁率材料，不接地；u近场高频磁场