《电子产品电磁兼容和安规设计》第章课件3

第5章屏蔽技术

5.1电磁屏蔽原理为了保证电设备的正常工作，需要对电磁波辐射进行控制，在通常采取的技术中，比较有效的技术均是基于以下3项技术的：一是优化电路设计技术；二是配线分离技术(该技术包括线路板设计的相关技术)；三是屏蔽技术。

电磁屏蔽就是以金属隔离的原理来控制电磁干扰由一个区域向另一个区域感应和辐射传播的方法。电磁屏蔽的机理是电磁感应现象。在外界交变电磁场作用下，通过电磁感应屏蔽壳体内产生感应电流，而这感应电流在屏蔽空间又产生了与外界电磁场方向相反的电磁场，从而抵消了外界电磁场对屏蔽体内电路的影响，产生了屏蔽效果。

5.2屏蔽效能

电场强度与磁场强度之比称为波阻抗。对于任何已知电磁波，波阻抗是一个十分关键的参数，因为它决定了耦合效率，也决定了导体的屏蔽效能。对电磁波产生衰减的作用就是电磁屏蔽，电磁屏蔽作用的大小用屏蔽效能度量：

SE=20lg(E1/E2)dB或SE=20lg(H

1/H2)dB 其中E1为屏蔽前的场强，E2为屏蔽后的场强，Ｈ1为屏蔽前的磁场强度，Ｈ2为屏蔽后的磁场强度。

5.3电磁屏蔽的类型电磁屏蔽一般分为：电场屏蔽、磁场屏蔽、电磁屏蔽。电场屏蔽又分为静电屏蔽和交变电场屏蔽磁场屏蔽又分为低频磁场屏蔽和高频磁场屏蔽5.3.1电场屏蔽1.静电场屏蔽静电干扰分为静电场感应产生的干扰和静磁场耦合产生的干扰。它们都可以用屏蔽方法来抑制。静电场主动屏蔽

设在带正电荷的导体A附近有导体B，则导体B靠近导体A时，A的一侧将会由于静电感应而带负电。如果用金属屏蔽体将导体A包围起来，此时在屏蔽体的内侧就感应出与导体A等量的负电荷，在外侧出现等量的正电荷，电力线继续到达导体B，而且使感应电场更为复杂；如若将金属屏蔽体接地，使屏蔽体的外侧电场消失，导体B就不会受到感应干扰。这就是静电屏蔽的原理。静电屏蔽应具有两个基本要点，即完善的屏蔽体和良好的接地。静电场主动屏蔽2.交变电场屏蔽5.3.2磁场屏蔽

1.低频磁场屏蔽

磁场主动屏蔽和磁场被动屏蔽2.高频磁场屏蔽

5.3.3电磁屏蔽5.4屏蔽效能的计算5.4.1金属平板屏蔽效能的计算屏蔽效能包括吸收损耗A、反射损耗R与多次反射损耗B三部分组成。下图是最常见的3种屏蔽体在厚度为1毫米时的吸收损耗随频率变化的曲线。由曲线可以看出，金属屏蔽体的吸收损耗与材料本身的特性密切相关。金属屏蔽体的反射损耗不仅与材料本身的特性(电导率、磁导率)有关，而且与金属屏蔽体所在的位置有关，还与场源特性有关。

5.5猫电绪磁屏蔽逢材料覆膜类馒电磁屏砖蔽材料肠与工艺在机箱刘内外壁违上覆盖衰一种或蜡多种具压有导电缴导磁的法电磁波止屏蔽膜坑，是对尼设备进灾行屏蔽申的一个开非常重股要的方闭法。其头主要手炒段有：利涂覆导茅电导磁垦涂料、遭金属溅屿射、真搅空镀铝榆、电镀煌、化学猴镀以及伤粘贴金匪属箔或揭复合箔林等。电磁辐加射防护逆涂料包点括：屏兔蔽涂料宴、吸波依涂料和前屏蔽吸编收型涂怪料。屏蔽涂料屏蔽涂志料又称突为导电势涂料，薄根据其香组成和靠导电机葛理又可分为需两大类：涌结构型导菊电涂料和歉掺杂型导品电涂料。掺杂型导芬电涂料可臣大致分为胆三类：金伪属系和碳棚素系及二者的扭结合系即汪复合系，金属系场导电涂推料主要耗是以银跟、铜、汁镍等为嗓填料的战涂料。碳素系主跃要指以高鲁导电性和漂高结构性极碳黑做填狼料的导电边涂料，复合系透主要是胃以贵金确属对金储属粉末奋、非金锣属及金订属氧化箩物等粉贯末进行扔包裹后规做填料富的涂料份。吸波涂料吸波涂年料是能园够吸收猾投射到博它表面夕的电磁喊波能量艳、并通遇过材料标的损耗脚转变成该热能的干一类材肺料。电狮磁波吸馅收材料灾的研究看最早开姓始于军搜事信息少安全技住术。目前国内漂外正在研袍制和已经宪实用化的索吸波材料截和吸波体晴主要有以仿下几种：铁氧体系怜列吸波材鼓料(镍锌拘铁氧体、会锰锌铁氧昆体、钡铁府氧体等)漏。微粉吸孝波材料都。多晶铁磁赠性金属纤贱维。希克夫纹盐基视团黄脂。电介质陶蝇瓷吸波材演料。导电高毁分子材伶料手性吸波库材料实际应用梨中一般较集少采用单锻一的材料茂做吸收体池，并很少凯直接使用粪，而是采表用电磁波尽吸收体的歼形式。电磁波吸请收体是为记了取得最浓佳电磁波旁吸收效果衬而结构化右的电磁波坐吸收材料惊，它可以奥以商品的芳形式出现闻。目前已酱获得实用苏化的吸收落体结构有户：单层结构猴：表现为忙复合材料慈的单涂层执和单层吸薪收体。多层结构日：由透波宫层、阻抗境匹配层、阅吸收层以绘及反射背满衬等组成墙。设计中冈经常要用女到入射波仔与反射波纱相互抵消质技术，此秤时虽然会姨出现相应仪的吸收峰谋但其吸收芳带宽受到年影响。从理论爷上来讲销EMC筐技术对顾电磁波厨吸收材厦料的基特本要求婚有两点杰：(1)明无反射徒(即完施全吸收义)；(2)关吸收频吉带尽可炎能的宽鸽。化学镀化学镀右的程序搂不应与根常规的夕电镀混扰淆，电跨镀需要崖用直流悦电流使喘金属镀妖覆。化扛学镀或右自动催急化镀是担化学镀株覆均匀传的固态惰金属涂聚层，它炎将减小千零件表会面的微厌电池反颗应。火焰喷叶涂金属电弧致喷涂，通狗常用来镀响锌，它比坡导电漆和辩箔屏蔽更狱有效。金属电间弧喷涂随工艺为夜：在两桌条金属兵导线之筋间产生吵电弧，会将金属救汽化，眠利用空腥气吹在食塑料基腔体上。稿当熔融倍金属的蛙粒子撞母击塑料偿表面时俊，这些造粒子因彻温度较挠高而将乖塑料表成面的塑蚕料融化弟，金属程离子流象也被塑首料表面侦展平并唱被嵌入需，冷却奔后，形露成连续尿的金属密薄膜。胶箔和胶忠带在机壳另的实际验应用时锹，有时筒需要改武变机壳萄的等效刷形状，此时乳可采用背个胶金属箔暑来实现屏架蔽。背胶解金属箔主要用强于塑料的弃表面。然绢而，此项脖技术存在阅两个固有的问绕题：(1)生棍产时，必请须手工在助基体易损糖的表面上获安放箔片；(2)分由于两爽基体连凤接时，骨两基体签的材质罪和过度除区的形状很少暮能够完厕全吻合权，特别修是在覆揉盖复杂帽的圆角时，这一亦问题尤其畅突出。填料、宅粘合剂赞和导电触润滑脂影响选择蜡填充物材困料的3个护因素是：损①成本；咐②要求导电填料充物所内占百分注数：高目百分数犬填充物距不仅增匠加设备的贴磨损，瞎还影响棒模压件粘的表面彻光洁度脑和物理弟性能；③纤鞭维将按照怪处理时的杰熔液流动详方向排列缓，而使角形咳和截面诊变化区群域的屏揭蔽不均散匀性增赏加，同胃时还会不定弊期地引起捞机械强度正的损失。讨不同材料真被用作塑料中绞的导电填脑充物，包滤括铝粉和份纤维、石啄墨、不锈钢复、镍粉嚷和涂银茫玻璃珠淹。导电粘雪合剂与申填料相钥比，填侧料仅需撒具有合蔬适的性杀，能密勉封空隙泳即可，赶而粘合肾剂除了丽导电性忘外，还著要有足腔够的机旬械接合新强度，科它们用纹于连接铸、密封飞或焊接乞两个导逝电表面聪。导电念粘合剂尤的溶剂烈有环氧隙树脂和括硅树脂铲两种，拢其导电限成分主盒要是银给。导电润退滑脂的禾功能之丛一就是帜能在涂忠有润滑钢剂的配骨件之间旧提供很胁小的接友触电阻婆，如开滋关。导电漆迄今为止购，性能较步好的导电评漆都是基及于聚丙烯型、聚氨脂眉、乙烯树迷脂或环氧宁树脂等衬桂底的。(1)课银漆银漆能用千在陶瓷或鹅更一般的跌塑料基底消上，甚至张可用于木质表鞋面上，它韵有良好的猪抗磨损特羊性和可焊较接性。(2)错镍漆镍通常与将聚丙烯组际成镍漆，层理想情况炸下以AB滥S、聚苯乙烯、轧聚碳酸酯摆为衬底。(3)足铜漆在近2奔0年的予时间内贯，专家烈们为开细发出有海效的铜菠填充导电涂层蛾进行了各之种试验。择由于铜填辆充物的易旱腐蚀性，铜非漆没能判得到广识泛使用胖。要克衬服这个命问题，肥只能在铜迁膜表面脉加上一凉层不同街导电材烦料的保芹护层，欣但使用的结孤果是，在盘一种工作优条件下铜达漆的性能酒比较稳定，种而在另岂一种工炸作条件桨下，铜古漆将更西容易失酷效。(4)范底漆导电漆壮的性质众一般都哨与基底谣材料不念相容，锄特别是剖在胶质物谢质中更忠是如此晌，所以办要用专兵门的底其漆。导电玻璃导电薄繁膜技术驱还广泛例应用于庸在光学宅玻璃、暂有机玻裹璃基片上喷款涂导电屏抛蔽层，这度种既透光悟又能导电舱的玻璃称为导匀电玻璃，劳常用它来垃制作各种甘观察窗口津的屏蔽材料，仅在航空航矩天领域应滩用较广。2.钢编织卸类电磁收屏蔽材道料编织类咸屏蔽材坊料是目汽前应用株最广泛惭的屏蔽宝材料，期特别是却在电缆木的屏蔽私方面，朋编织类类屏蔽材物料表现塑出比其蕉他屏蔽球材料更级优越的荷性能。EMI屏馅蔽网构成织物概的基材可址以是各种纤可镀或可树涂覆的非烦导电材料，谨甚至是摄导电材任料。纺仆织的方沃法也有黄多种形供式。两种主困要的纺气织方式泥：一种筐是单线唤纺织，设另一种甩是多线纺回织。导电壁缺纸导电纤维垦编织的壁讨纸，可以吨提供某种他程度的电吩磁干扰屏蔽弱，其效面果接近酿昂贵和炼笨重的目金属屏浪蔽技术唉。编织丝骗网衬垫编织丝剖网衬垫耗为在接贫缝处恢础复屏蔽恼体完整筋性以及镰其他壳旗体的连穗续性，晋提供了链简便的净方法。壤机壳、君机柜或骨机箱材要料，无熟论是塑储料喷涂利导电漆芬的，还贤是用全才金属的喂，都有泼密封要卖求。在啄接头和土缝隙处扁，导电电衬垫是绳补救屏悼蔽裙带添性被破婶坏的方型法之一他。硅橡胶事衬垫在硅橡断胶中掺奏入均匀必分布的身金属颗酿粒，形颤成导电桌的弹性化裳合物，贫既可屏牛蔽RF尾I，又讨可气密柏。硅橡么胶衬垫之所以具匀备上述性凯能，是由艘于材料中滤金属颗粒姐和弹性体的联蜻合作用的都结果。硅赵橡胶系统其通常用于递模压成形、薄堡片冲压成觉形、印制私板屏蔽衬盐垫和模制懒零件等，硅阳橡胶衬育垫现已弃得到广酒泛应用齿。3.邪截止益波导与忘蜂窝板波导是拍简单的荒管状金庙属结构食，它在奸电气上动呈现高隙通滤波器帜的特性虑。波导宫允许截圣止频率矿以上的递信号通过，而低缝于截止频养率的信号罗则被阻止座或衰减，心这与高通滤社波器的隙频率特遗性相似孤。在屏蔽纺设计中陷使用最近多的截漏止波导糠要数蜂秋窝板了证。蜂窝板度的原理康是将大画量的截史止波导佣焊接在脾一起，类构成截止晒波导阵纱列，这停样可以铅形成很响大的开插口面积织，同时能挎够防止学电磁波激泄漏。挡由于这板里的截绩止波导叫截面是六角栽形的，形浙成阵列后抵很像蜂巢腰，因此称据为蜂窝板，见笼下图所示盏。使用蜂湖窝板材时料时需梯要注意厉的问题欧同样是等蜂窝板矮周边与屏蔽水基体的搭无接问题。4.原磁屏蔽材念料对许多人炉而言，低铁频磁场干若扰是一种弹最难对付略的干扰，桑这种干扰民是由直流跪电流或交夏流电流产糟生的。嘱低频磁场面往往随距巴离的增大性衰减很快从，因此在读很多场合与，将磁敏折感器件远梯离磁场源职是一个减删小磁场干帅扰的十分袄有效的措击施。但当究由于空间面限制无法咳采取这个盾措施时，群屏蔽是一蚊个十分有煌效的措施康。当需要屏挂蔽的磁场脚很强时，溉仅用单层币屏蔽材料抚，不是达不线到屏蔽绳要求，交就是会姑发生饱立和。这肌时，一甚种方法是增李加材料的罪厚度。但问更有效的烦方法是使众用组合屏蔽，糟将一个屏也蔽体放在塑另一个屏辰蔽体内，缸它们之间留白有气隙绘。气隙枯内可以眯填充任死何非磁满导率材朝料做支撑膝，如铝台。组合纹屏蔽的朋屏蔽效斯能比单滤个屏蔽握体高得多剥，因此僻组合屏府蔽能够维将磁场疲衰减到琴很低的姜程度。5.6蓬屏蔽树完整性在屏蔽贞的设计带中需要除考虑以观下的一胃些因素祝：盖板献、通风孔枯、测量丝式仪表的池指示窗补、显示棒窗、电济位器轴陈、指示灯、讲保险丝、窜开关、门始、各种线翅、电源线册和信号线连非接器。盖板为了仪器部的维护、劈燕测试或校董准，需要纲一次一次袍地打开仪器带映孔的盖板译。对于金鲁属盖板来旱说，最常傅采用的方法是霞使用导电勾填料或硅旋树脂填料随。通风孔通风孔承的处理粗一般采疏用两种凳方法，徐一种是伙采用屏李蔽盖板；赖另一种共是采用秩蜂窝状纹盖板。缝隙屏蔽体上浓的接缝处体由于结合醉表面不平芒、清洗不侄干净、有油污或器焊接质量玻不好、紧印固螺钉之待间、铆钉疏之间存在空隙增等原因会戚在接缝处惕造成缝隙仰。当金属逆屏蔽体救缝隙的针缝长大此约等于珍三倍金摘属板的古集肤深度轨时，缝犬隙的吸椅收损耗岸和金属嗓板的吸里收损耗则相等，缝凡隙基本跃上不降盼低屏蔽存效能。候若缝长贤大于三朱倍金属板勺的集肤赢深度时田，则缝宿隙屏蔽念效能就航会减小曾，因此我细们可以违采用以敲下几种蒸方法来哪提高屏状蔽效能敞。(1)谦增加缝局隙深度(2)魄提高接合蜡面加工精娘度(3)加靠装导电衬羊垫(4)在倡接缝处涂忙导电涂料(5)恐增加接孔缝处的胜重叠尺信寸指示灯、素表盘的处鸡理指示灯、载保险管、姓开关及表昌盘等设备逗必备器件情一般安装在外句壳上，而福这些外壳裂往往是主奖要的屏蔽歌体，很显然酷，这些废屏蔽性权能很差山的器件胶将显著网降低屏嘉蔽体的屏豆蔽效能授。为了岂最大限碍度地减障少这些很器件的晨影响，我谦们必须饱采取一糖些补救拔措施。队常用的揪措施有抢以下几条徐：采用金杨属网与泪电磁密抵封衬垫仙相互配躺合的方纹法，如食下图