电磁干扰的抑制(屏蔽)课件

电磁干扰抑制的屏蔽技术

概述

电屏蔽

磁屏蔽

电磁屏蔽

孔缝对屏蔽效能的影响

屏蔽设计要点

电磁密封处理电磁干扰抑制的屏蔽技术概述电屏蔽限制内部能量泄漏出内部区域（主动屏蔽）

概述屏蔽的含义：3.原理：电子设备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。2.目的：防止外来的干扰能量进入某一区域（被动屏蔽）二次场理论（一次场作用下，产生极化、磁化形成二次场);反射衰减理论限制内部能量泄漏出内部区域（主动屏蔽）概述屏蔽的含义4.屏蔽的分类（按工作原理）电场屏蔽：静电屏蔽、低频交变电场屏蔽（利用良好接地的金属导体制作）磁场屏蔽：静磁屏蔽、低频交变磁场屏蔽（利用高导磁率材料构成低磁阻通路）电磁屏蔽：用于高频电磁场的屏蔽（利用反射和衰减来隔离电磁场的耦合）4.屏蔽的分类（按工作原理）电场屏蔽：静电屏蔽、低频交屏蔽效能(SE)屏蔽效能：屏蔽体的性质的定量评价。定义：或或电屏蔽效能磁屏蔽效能E0、H0——未加屏蔽时空间中某点的电（磁）场；E1、H1——加屏蔽后空间中该点的电（磁）场；屏蔽效能(SE)屏蔽效能：屏蔽体的性质的定量评价。定义：无屏蔽场强有屏蔽场强屏蔽效能SE（dB）10120100140100016010000180100000110010000001120衰减量与屏蔽效能的关系无屏蔽场强有屏蔽场强屏蔽效能SE（dB）101201001机箱类型屏蔽效能SE（dB）民用产品40以下军用设备60TEMPEST设备80屏蔽室、屏蔽舱100以上屏蔽效能的要求机箱类型屏蔽效能SE（dB）民用产品40以下军用设备60T分类：静电屏蔽、低频交变电场屏蔽

电场屏蔽

静电屏蔽电场屏蔽的作用：防止两个设备（元件、部件）间的电容性耦合干扰原理：静电平衡要求：完整的屏蔽导体和良好接地分类：静电屏蔽、低频交变电场屏蔽电场屏蔽静电2.低频交变电场屏蔽目的：抑制低频电容性耦合干扰（1）未加屏蔽（2）

加屏蔽（忽略CSR1的影响）未加屏蔽的耦合SR～CSR0CRUS

UN0

加屏蔽的耦合SR～CSR1CRUS

UN1

C1C2C3Up

分析方法：应用电路理论分析2.低频交变电场屏蔽目的：抑制低频电容性耦合干扰（1）未讨论:（1）屏蔽体不接地，若（2）屏蔽体接地屏蔽体接地SR～CSR1CRUS

UN1

C1C2讨论:（1）屏蔽体不接地，若（2）屏蔽体接地屏蔽体接地SR～（3）屏蔽体接地时，CSR1的影响屏蔽效能:～CSRCRUS

UNP

C2等效电路（3）屏蔽体接地时，CSR1的影响屏蔽效能:～CSRCRUS屏蔽体的材料以良导体为好，对厚度无什么要求屏蔽体的形状对屏蔽效能有明显的影响电场屏蔽的设计要点屏蔽体要靠近受保护的设备屏蔽体要有良好的接地屏蔽体的材料以良导体为好，对厚度无什么要求屏蔽体的形状对屏蔽磁场屏蔽1．原理

高频磁场屏蔽高频磁场金属板涡流反磁场低频磁场屏蔽（f<

100kHz）利用高导磁率的铁磁材料（如铁、硅钢片、坡莫合金），对干扰磁场进行分路。利用低电阻的良导体中形成的涡电流产生反向磁通抑制入射磁场。磁场屏蔽1．原理高频磁场屏蔽高频磁场金属板涡流反2．屏蔽效能计算解析方法：圆柱腔、球壳的屏蔽效能计算近似方法：应用磁路的方法。如：长为l、横截面为S的一段屏蔽材料，则其磁阻为磁阻：磁压降：磁通：2．屏蔽效能计算解析方法：圆柱腔、球壳的屏蔽效能计算的方程外磁场的磁标位(1)圆柱形腔的磁屏蔽效能方法：磁标位内半径为a、外半径为b，磁导率为，外加均匀磁场ab的方程外磁场的磁标位(1)圆柱形腔的磁屏蔽效能（2）用磁路方法计算屏蔽效能矩形截面屏蔽体：、厚度，流经屏蔽体的磁通：流经空腔的磁通：总磁通：，则外磁场；屏蔽体内；腔内（2）用磁路方法计算屏蔽效能矩形截面屏蔽体：、厚度磁通为磁路计算：对于磁路CS：从P1到Q1:磁阻为磁压降从Q1到Q2:故对于磁路C1：CSC1磁通为磁路计算：对于磁路CS：从P1到Q1:磁阻为磁由于于是有：故若若讨论：由于于是有：屏蔽体应选用高导磁率的材料，但应防止磁饱和被屏蔽物体不要紧贴在屏蔽体上磁场屏蔽的设计要点注意屏蔽体的结构设计，缝隙或长条通风孔循着磁场方向分布对于强磁场的屏蔽可采用多层屏蔽，防止发生磁饱和尽量缩短磁路长度，增加屏蔽体的截面积（厚度）对于多层屏蔽，应注意磁路上的彼此绝缘屏蔽体应选用高导磁率的材料，但应防止磁饱和被屏蔽物体不要紧贴

电磁屏蔽1.原理与分析方法原理：①表面反射（R—反射损耗）②屏蔽材料吸收衰减（A—吸收损耗）③多次反射（B

—多次反射修正）分析方法：①电磁感应原理.计算屏蔽体上的涡流的屏蔽效应来计算屏蔽效能②平面波的反射与折射来计算反射与衰减③等效传输线理论计算反射与衰减t电磁屏蔽1.原理与分析方法原理：①表面反射（R—屏蔽效能的频率特性磁场波平面波电场波f屏蔽效能高频时电磁波的种类影响很小屏蔽效能的频率特性磁场波平面波电场波f屏蔽效能高频时电磁波的

孔缝对屏蔽效能的影响信号线的出入口，电流线的出入口，通风散热孔，接缝处的缝隙等。孔缝对屏蔽效能的影响信号线的出入口，电流在将截止波导应用到屏蔽体上时，要注意以下几个问题：

波导管必须是截止的。波导管对于频率在截止频率以上的电磁波没有任何衰减作用，至少要使波导的截止频率是所屏蔽频率的5倍。

不能有金属材料穿过截止波导管。当有金属材料穿过截止波导管时，会导致严重的电磁泄漏。需要注意的是有些光缆的内部加有金属加强筋，这时将光缆穿过截止波导时也会引起泄漏。

波导管的安装。最可靠的方法是焊接，在屏蔽体上开一个尺寸与波导管截面相同的孔，然后将波导管的四周与屏蔽体连续焊接起来。如果波导管本身带法兰盘，利用法兰盘来将波导管固定在屏蔽体上，需要在法兰盘与屏蔽体基体之间安装电磁密封衬垫。在将截止波导应用到屏蔽体上时，要注意以下几个问题：波导管蜂窝形通风板

在屏蔽设计中使用最多的截止波导要数蜂窝板了。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。

蜂窝形通风板在屏蔽设计中使用最多的截止波导要数蜂窝板(4)金属孔板的屏蔽效能(4)金属孔板的屏蔽效能1.使用电磁密封衬垫的主要优点3.6电磁密封处理减少结合处的紧固螺钉，增加设备美观性和可维护性降低对机械加工的要求，允许接触面有较低的平整度在缝隙处不会产生高频泄漏1.使用电磁密封衬垫的主要优点3.6电磁密封处理减少2.使用电磁密封衬垫的场合机箱结合面的缝隙长度超过λ/20要求机箱的屏蔽效能大于40dB设备的发射或敏感频率超过100MHz无法采用机械加工来得到更好的导电连续性结合面采用了不同材料，而且设备要在恶劣环境下工作需要对环境采取密封措施2.使用电磁密封衬垫的场合机箱结合面的缝隙长度超过λ/23.使用电磁密封衬垫的关键保持接触面清洁，且没有非导电保护层选用导电性能好的衬垫材料对衬垫施加足够的压力衬垫有足够的厚度注意衬垫与屏蔽体接触表面间的电化学腐蚀当需要活动接触时，应使用指形簧片3.使用电磁密封衬垫的关键保持接触面清洁，且没有非导电保4.电磁密封衬垫的主要性能指标回弹力导电性最小形变量衬垫厚度电化学相容性压缩形变4.电磁密封衬垫的主要性能指标回弹力导电性最小形变量衬垫5.常用电磁密封衬垫金属丝网衬垫用铍铜丝、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。

5.常用电磁密封衬垫金属丝网衬垫用铍铜丝、蒙乃尔丝或在硅橡胶内填充占总重量70～80％比例的金属颗粒，如银粉、铜粉、铝粉、镀银铜粉、镀银铝粉、镀银玻璃球等。这种材料保留一部分硅橡胶良好弹性的特性，同时具有较好的导电性。

导电橡胶在硅橡胶内填充占总重量70～80％导电布衬垫导电布衬垫指形簧片铍铜制成的簧片，具有很好的弹性和导电性。指形簧片铍铜制成的簧片，具有很好的弹性和导电性。衬垫种类优点缺点适用场合导电橡胶具有环境密封和电磁密封作用，高频屏蔽效能高需要的压力大、价格高需要环境密封和较高屏蔽效能的场合金属丝网条成本低、不易损坏高频屏蔽效能低、没有环境密封作用干扰频率在1GHz以下的场合指形簧片屏蔽效能高、允许滑动接触、形变范围大价格高、没有环境密封作用有滑动接触的场合、较高屏蔽效能的场合螺旋管屏蔽效能高、价格低、复合型能提供环境密封和电磁密封过量压缩时容易损坏需要环境密封和较高屏蔽效能的场合、有良好压缩限位的场合多重导电橡胶弹性好、价格低、可提供环境密封表层导电层较薄、反复使用时易脱落需要环境密封和一般屏蔽效能的场合、不能提供较大压力的场合导电布柔软、需要压力小、价格低温湿环境中容易损坏不能提供较大压力的场合不同衬垫材料的特点比较衬垫种类优点缺点适用场合导电橡胶具有环境密封和电磁密封作用，1.确定屏蔽效能2.材料的选择

屏蔽设计要点根据电磁特性：近场电屏蔽——高导电率金属，接地；近场低频磁场屏蔽——高导磁率材料，不接地；近场高频磁场屏蔽——高导电率金属