第3章-屏蔽分析.ppt

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1、 屏蔽技术是利用屏蔽体阻挡或减小电磁能量传输的一种技术。目的：一是限制内部的辐射电磁能越出某一区域。二是防止外来的辐射进入某一区域。按机理分为：电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁场屏蔽。按屏蔽体结构分为：完整屏蔽体屏蔽、非完整屏蔽体屏蔽和编织带屏蔽。第3章 屏蔽 3.1 屏蔽原理屏蔽原理3.1.1 自屏蔽自屏蔽 自屏蔽是指不增加外部屏蔽体，仅依靠合理的电路设计及结构布置，使在基本不增加成本的基础上达到屏蔽效果的方法。自屏蔽的关键是场的自自包包容容，即通过合理布置信号，使电压产生的电场和电流产生的磁场包容在结构内部。同轴电缆双绞线 不同电流布置 是否自包容？可以通过控制电电流流分分布布和和电电荷荷分分布布

2、降低其产生的磁场和电场，以达到自屏蔽的目的。磁场：磁场：返回电流包围流出电流，值与流出电流相等；电场：电场：正端和负端的电荷相包围，分布能相互抵消。消除或抑制静电场或交变电场与被干扰电路的电耦合。1静电场屏蔽 要实现静电场屏蔽，需要满足两个条件：3.1.2 电场屏蔽电场屏蔽 (1)若导体内部有空腔，空腔导体隔绝外部静电场。(2)若带电体位于空腔导体内部，把空腔导体接地，则不会在导体外部产生电场有完整的屏蔽导体；屏蔽体良好接地。2交变电场屏蔽若屏蔽不接地？在交变电场情况下，导体间的电场感应是通过耦合电容起作用。抑制措施：屏蔽+接地！电场耦合反而增大!屏蔽电缆电缆在接头处有一段暴露在屏蔽层之外 为

3、保证屏蔽电缆的电场屏蔽效果，芯线裸露在屏蔽层之外的部分应尽量短，在电缆末端的衔接处，屏蔽层应与接头保持360接触。实际电路中存在源阻抗Z2S和负载阻抗Z2L 为获得好的电场屏蔽效果，应采取如下措施：使屏蔽体尽量包围被保护电路，完全封闭的屏蔽效果最好，开孔或有缝隙会使屏蔽效果受到一定影响；使屏蔽体良好接地，并且靠近被保护电路（增大C2S）；屏蔽体采用良导体，对厚度没有要求，能满足机械强度要求即可。消除或抑制恒定磁场或交变磁场与被干扰回路的磁耦合1利用高导磁材料进行磁场屏蔽 利用高导磁材料的低磁阻特性，对骚扰磁场进行分路，可使被屏蔽体包围的区域内的磁场大大减弱（H1C）时 芯线产生的磁场被屏蔽当信

4、号频率较低（Z2 反射损耗 2电磁波的吸收损耗 电磁波到达屏蔽体的穿出面时电场强度磁场强度屏蔽体的吸收损耗3电磁波的多次反射损耗 电磁波穿出屏蔽体时，在穿出面发生反射，该反射波返回进入面时再次被反射，如此反复，直到其能量被吸收至可以忽略为止。多次反射损耗 4屏蔽效能计算(1)电场的屏蔽效能(2)磁场的屏蔽效能(3)屏蔽效能与频率的关系 屏蔽体上总会有门、盖、仪表、开关等各种孔缝隙，以及连线穿透，这些都不同程度地破坏了屏蔽的完整性3.2.2 屏蔽体不完整对屏蔽效果的影响屏蔽体不完整对屏蔽效果的影响 1缝隙的影响 影响因素：开孔的最大线性尺寸（并非面积）、波阻抗、电磁波的频率等。当趋肤深度0.3g

5、时 实际的缝隙泄漏不仅与缝宽、板厚有关，而且与其直线尺寸、缝隙数量、频率等都有关。应当尽量减少屏蔽体上缝隙的存在，并且缝隙的长度尽量控制在电磁波波长的1/20以下 2开孔的影响圆孔或方孔的泄漏磁场强度 为安装开关、按钮、电位器等，往往需要在屏蔽面板上开设圆形、方形或矩形的孔洞。3波导结构孔洞的影响截止频率 屏蔽效能 4金属丝网的影响 应用于需要自然通风或向内窥视的屏蔽体截止频率 屏蔽效能 一般，在1100MHz内，金属屏蔽网SE=60100dB，玻璃夹层金属屏蔽网SE=5090dB。用金属丝网作窥视窗时其透明度较差。5薄膜及导电玻璃的影响 在玻璃或有机介质薄膜上真空蒸发或喷涂一层导电薄膜作为电

6、磁屏蔽体，可用来代替玻璃夹层的金属丝网结构。屏蔽线和屏蔽电缆是电子设备中用于连接两个屏蔽体时最常用的导线。为保证柔软、易于弯曲，其外层屏蔽体常用多股金属丝编织而成。透光性好，对电磁场中电场分量的屏蔽有效，而对磁场分量的屏蔽则比较微弱。6屏蔽电缆的影响 屏蔽效能与编织屏蔽体的材料、密度等直接相关，一般单层编织屏蔽的屏蔽效能大约在5060dB之间，双层编织屏蔽则可达8090dB。3.3 屏蔽体设计屏蔽体设计3.3.1 屏蔽体设计原则屏蔽体设计原则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3.3.2 屏蔽体设计中的处理方法屏蔽体设计中的处理方法 1屏蔽方式

7、及屏蔽材料的选择 电 场：采用良导体，厚度满足机械强度要求；电磁波：采用良导体，且有一定厚度；磁 场：用具有一定厚度的良导体，在低频情况下，采用高磁导率材料，且有一定的厚度。2屏蔽完整性设计 影响屏蔽不完整的因素主要有两个：(1)为了通风、窥视、开箱等引入的孔缝，(2)由于电缆线出入引起的穿透。孔缝对屏蔽效果的影响：对于高导磁材料屏蔽体，由于开孔或开缝影响了沿磁力线方向的阻抗，使其增大，降低了对磁场的分流作用；对于良导体屏蔽体，由于开孔或开缝影响了屏蔽体感应涡流的抑制作用，使得磁场和电磁波穿过孔缝进入屏蔽体内；对于抑制电场的屏蔽，由于缝隙影响了屏蔽体的电连续性，使之不能成为一个等位体，屏蔽体上

8、的感应电荷不能顺利地从接地线走掉。注意开孔或缝的型式及方向，使屏蔽体中的磁场或涡流能均匀分布。b),c),d)效果由差变好 几种孔缝的情况：(1)缝隙 机箱中不必拆卸的接缝，连续焊接；不能焊接的接缝，使结合表面应尽可能平整，结合面宽度应大于5倍的最大不平整度，保证有足够的紧固件数目，在装配时清除表面的油污、氧化膜等。采用电磁衬垫进行电磁密封处理 常用的电磁密封衬垫 金属丝网衬垫：价格较低，不易损坏，低频时屏蔽效能较高，但高频时屏蔽效能较低。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。导电橡胶：可同时提供电磁密封和环境密封，常

9、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。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。(2)显示窗很小的孔：可在小孔上设置一个截止波导管较大的显示器件：使用透明屏蔽材料，如导电玻璃、透明聚酯膜、金属丝网玻璃夹层等；使用隔舱。(3)通风孔 采用防尘通风板；采用截止波导通风板。(4)控制轴直接开孔(非金属轴)用截止波导管使用隔舱(5)连接器 采用屏蔽缆线或同轴电缆连接两个屏蔽体内的电路时，应使其构成一个完整的屏蔽体。使用电缆连接器！电缆屏蔽体应与插座均匀良好地焊接或紧密地压在一起，插座与插头也应保持均匀良好的接触，以保证没有泄漏缝隙。