第六章 抗干扰技术

第六章抗干扰技术

6－1屏蔽技术

6－2滤波技术

6－3接地技术

6－4其它抗干扰技术简介

6－5频谱管理

干扰信号侵入设备的途径：

①、由天线侵入，

②、由等效天线侵入(电源线、输入、输出信号线)，

③、由机壳上的孔洞或缝隙侵入，图6－1

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）。

④、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。

6－１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，把电磁场限

制在一定的空间范围之内。

①、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。

②、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）

①、静电屏蔽

②、磁场屏蔽

③、电磁屏蔽

6－1－1静电屏蔽

１、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）

２、屏蔽体：良导体壳（金属板、网）

３、主动屏蔽：屏蔽干扰源，导体壳接地。

原理：如图6－1－1所示，

⑴、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。。

⑵、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：

①B外表面出现电荷分布，

②接地电阻不可能完全为0，B的

电位也不为零，

∴B外仍有残留的电场，屏蔽是不完全的。

４、被动屏蔽：屏蔽敏感设备，

原理上导体壳可以不接地，

实际上一般也接地，图6－

－1－2。

原理：……导体壳内是等位

体，场强为0，……，

不接地，导体上的缝隙，孔

洞都可能引起电力

线的泄漏，降低屏

蔽效果。

接地，导体壳内、外静电位都为０，可防止电力线的

泄漏，提高屏蔽效果。

５、屏蔽效果

干扰源A和被干扰设备B之间加

入屏蔽体S，如图6－1－3。UA

、

C1

、C2

……,C3很小,可以忽略，

屏蔽体上的感应电压：

设备上的干扰电压：

可以看出，要使UB减小，必须使C1、

C2、ZS减小，只有使ZS＝0，才能使US＝0，UB＝0，即屏蔽体必须良好接地，才能提高屏蔽效果。

6－1－2磁场屏蔽

１、屏蔽恒定磁场或变

化缓慢的交变磁场。

２、屏蔽体：高磁导率

材料［例如：钢、

铁板（网）、坡莫

合金（含镍45～80

％，少量钼、铜、

铬、钒、锰……）、

３、屏蔽原理：图6－1－4，屏蔽壳壁与空气并联…，磁阻，

空气μr＝1，屏蔽壳μr＞103，

∴Rm壳＜＜Rm空气，B线集中在屏蔽壳的壁内（聚磁作

用），壳内B≈0――磁场屏蔽。

４、屏蔽效果

①、定义：

②、磁场的屏蔽效果

t：屏蔽体的厚度

R：与屏蔽体体积相等的球体的半径，

设屏蔽体的体积为V，则：

屏蔽效果常用分贝表示：

磁屏蔽不可能把磁力线完全集中在屏蔽体内(图6－1－4)，总有一些泄漏，采用双层屏蔽，可以提高屏蔽效果。

6－1－3电磁屏蔽

一、用于屏蔽高频电磁场

二、屏蔽体：导体壳(金属板、网、膜)

三、原理：以单层金属板为例，图6－1－5

㈠、电磁波入射在导体板上。

1、在导体板表面发生反射（S2）和透射，

2、透射波在导体板中产生感应电流，引起电磁能量的损耗

（S1），

3、透射波在导体板内发生多重反射（S3），

所以，总的损耗（屏蔽效果）包括反射损耗S2、吸收损

耗S1和多重反射损耗S3

S＝S1

＋S2

＋S3dB（6－1－7）电磁场屏蔽的机理电磁屏蔽体对电磁的衰减主要是基于电磁波的反射和电磁波的吸收两种方式。H1/E1H0/E0电磁场屏蔽的机理电磁场屏蔽的机理（续〕与前面已讲述的电场屏蔽及磁场屏蔽的机理不同，电磁屏蔽对于电磁波的衰减有三种不同的机理：当电磁波在到达屏蔽体表面时，由于空气与金属的交界面上阻抗的不连续，对入射波产生的反射。这种反射不要求屏蔽材料必须有一定厚度，只要求交界面上的不连续；未被表面反射掉而进入屏蔽体的能量，在体内向前传播的过程中，被屏蔽材料所衰减。这种物理过程被称为吸收；在屏蔽体内尚未衰减掉的剩余能量，传到材料的另一表面时，在遇到金属与空气不连续的交界面时，会形成再次反射，并重新返回屏蔽体内。这种反射在两个金属的交界面上可能有多次的反射。屏蔽效能的计算上式（6－1－7）中的各项可以视为相对于铜材料的导电系数σ和导磁率μ，频率f（Hz）以及所存在的各种物理参数的函数。㈡、计算屏蔽效果：

设入射波为

四、一些实用的屏蔽技术

１、金属网屏蔽

①、金属网的屏蔽效果，主要是利用反射损耗，吸收损耗

比较小。

②、屏蔽效果：不同的资料上介绍了好几种计算方法，下

面介绍一种计算比较简单的：当金属网的网眼的最大

尺寸b＜λ／2时，

理论上：若网孔间间距60根／λ以上，孔隙率50％以

下，金属网与金属板的反射损耗近似相等。

实际上：由于网线之间接触电阻的影响，实际的屏蔽

效果要低得多，旧金属网，表面生锈，接触

电阻很大，屏蔽效果下降很多。

可采用拉制的金属网或双层金属网提高屏蔽效果。

2、薄膜屏蔽

①、定义：若在某一屏蔽层内传播的电磁波的波长为λ，屏

蔽层的厚度为d，若d＜λ／4，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：f＝100MHz时，铜膜内λ＝0.0066mm，

d＜λ／4＝1.65×10－3mm。

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。

②、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。铜薄膜屏蔽效果的

计算结果如表6－1所示，几点说明

a、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