江滨浩 江滨浩 实践电磁兼容 - 第三章 电磁屏蔽                           主要内容   概 述  电场屏蔽  低频磁场屏蔽  高频磁场屏蔽  电磁屏蔽  孔洞的屏蔽效能      概  述 静电场屏蔽  静电场的屏蔽                       交变电场的屏蔽    因为低频交变电场的骚扰源与接受器之间的电场感应耦合可以用它们之间的耦合电容进行描述，低频交变电场的屏蔽可采用电路理论加以解释。直观、方便。         干扰电压（场）与 耦合电容成正比。减少耦合电容是屏蔽低频 交变电场的关键。增多骚扰源与接受器之间距离，或利用金属 板接地抑制干扰。   利用金屑板接地抑制干扰  静磁场屏蔽 例 无限长磁性材料圆柱腔的静磁屏蔽效能  低频：100 kHz以下 屏蔽原理：利用高磁导率的铁磁材料(例如铁、硅钢片，其磁     导率约为          ）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。    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。            高频磁场屏蔽 法拉第电磁感应定律，楞次定律， 高频磁场的屏蔽采用的是低电阻率的良导体（铜、铝） 屏蔽原理: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，即利用了涡流反向磁场对于原骚扰磁场的排斥作用，抑制或抵消屏蔽体外的磁场。   屏蔽体和线圈的等效电路   涡流    当        （高频）时，      当         （低频）时                  电磁屏蔽  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，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(10kHz ~ 40GHz)。 在频率较低（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。    高电压小电流骚扰源以电场为主（电准稳态场－忽略了感应电压），磁场骚扰较小（有时可忽略）。    低电压高电流骚 扰 源 以 磁 场 骚 扰 为 主（磁准稳态场－忽略了位移电流），电场骚扰较小。 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，因此需要将电场和磁场同时屏蔽，即电磁屏蔽。                屏  蔽  效  能 屏蔽机理 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。 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，用R表示。   屏蔽效能的第一种机理－电磁能的反射是因为空气－金属界面上阻抗不匹配而发生的。反射系数为           实心材料屏蔽效能 波阻抗的概念（前述）                  反 射 损 耗 不同电磁波的反射损耗 影响反射损耗的因素      吸收损耗    趋肤深度举例 多次反射修正因子的计算 综合屏蔽效能 (0.5mm铝板) 怎样屏蔽低频磁场？            磁屏蔽材料的频率特性           磁导率随场强的变化                强磁场的屏蔽         良好电磁屏蔽的关键因素 实际屏蔽体的问题         远场区孔洞的屏蔽效能        孔洞在近场区的屏蔽效能                缝隙的泄漏 缝隙的处理 电磁密封衬垫的种类     电磁密封衬垫的主要参数      电磁密封衬垫的安装方法 截止波导管            截止波导管的屏效              截止波导管的损耗                 通风口的处理        截止波导管的设计步骤               操作器件的处理 显示窗/器件的处理 屏蔽电缆穿过屏蔽机箱的方法         搭     接              搭接不良的滤波器                 搭接不良的机箱                搭接面的腐蚀           频率不同搭接方式不同                 搭接点的保护            搭接阻抗的测量 不同的搭接条 一般情况下，屏蔽机箱上不同部分的结合处不可能完全接触，只能在某些点接触上，这构成了一个孔洞阵列。缝隙是造成屏蔽机箱屏蔽效能降级的主要原因之一。在实际工程中，常常用缝隙的阻抗来衡量缝隙的屏蔽效能。缝隙的阻抗越小，则电磁泄漏越小，屏蔽效能越高。 缝隙处的阻抗： 缝隙的阻抗可以用电阻和电容并联来等效。低频时，电阻分量起主要作用；高频时，电容分量起主要作用。由于电容的容抗随着频率的升高降低，因此如果缝隙是主要泄漏源，则屏蔽机箱的屏蔽效能经常随着频率的升高而增加。 影响电阻成分的因素： 影响缝隙上电阻成分的因素主要有：接触面积（接触点数）、接触面的材料（一般较软的材料接触电阻较小）、接触面的清洁程度、接触面上的压力（压力要足以使接触点穿透金属表层氧化层）、氧化腐蚀等。 影响电容成分的因素： 根据电容器的原理，很容易知道：两个表面之间的距离越近，相对的面积越大，则电容越大。  对于电场波，反射损耗已很大了，进入屏蔽体的能量已经很小了，所以可以忽略   实际机箱上有许多泄漏源：不同部分结合处的缝隙通风口、显示窗、按键、指示灯和电缆线、电源线等   影响屏蔽效能的两个因素：屏蔽体的导电连续性和穿过屏蔽机箱的导线（危害更大＝辐射＋传导）。  通风口 显示窗 键盘 指示灯 电缆插座 调节旋钮 电源线 缝隙 电缆线 ? l  l SE = 100 – 20lgl – 20lg f + 20lg（1 + 2.3lg(l/h)) = 0  dB  H 当电磁波入射到一个缝隙孔洞时，其作用相当于一个偶极天线(第二章已讲述）  当缝隙的长度达到l =?/2时，其辐射效率最高（与缝隙的宽度无关），它几乎可将激励缝隙的全部能量辐射出去。  若 l?  ? / 2  h  在近场区，孔洞的泄漏还与辐射源的特性有关        若  ZC ? （7.9/Df）（电场源）：           SE = 48 + 20lg ZC – 20lg l f                     + 20lg ( 1 + 2.3lg (l/h) )        若 ZC  ?（7.9/Df）（磁场源）         SE = 20lg ( ?D/l) + 20lg (1 + 2.3lg (l/h) )  ZC = 辐射源的阻抗（?），D = 孔到源的距离（m），         l，h = 孔，洞(mm），f  = 电磁波的频率（MHz）    当电场源时，孔洞的泄漏比远场时小（屏蔽效能较高），而当磁场源时，孔洞 的泄漏比远场时要大（屏蔽效能较低）. （注意：对于磁场源，屏效与频率无关！危害更大！）     D l h 高频起主要作用 低频起主要作用 屏蔽体的导电连续问题  影响电阻，电容的因素：   接触面积（接触点数）、接触面的材料、接触面的清洁程度、接触面上的压     力、氧化腐蚀等。
第四章_电磁兼容课件-屏蔽_哈工大江滨浩.ppt