电子设备的电磁屏蔽技术.pdf

电子设备的电磁屏敲技术
电子设备的电磁屏蔽技术
郭祥玉张子东马锐张晓光
关松夏锐姚淳宁天夫
(信息产业部电于第』ト研究所綿州12100
摘要本文详细讨论了电子设各的电磁屏蔽技术,系統地分析了电子设备电磁併
蔽的技术原理,屏蔽效能的计算方法,各种屏蔽材料的性能和应用场合,屏蔽的各种注彦
事项,孔眼的屏蔽效能的计算,屏蔽效能的检测以及特殊部位的特屏蔽措施。我们应不
断地总結经验,以便逐步提高电子设备的电磁敵能力
关键词电磁兼容电磁屏敵屏蔽材艹屏蔽效能
1电磁屏蔽的技术原理
电磁屏蔽是电磁兼容技术的主要措施之一。即用金属屏蔽材料将电磁千批源封闭起
来,使其外部电磁场强度低于允许值的一种措施。或用金属屏蔽材料将电磁敏感电路封
闭起来,使其内部电磁场强度低于允许值的一种措施。
电磁屏蔽的技术原理主要分以下几种
1.1静电屏蔽
用完整的金属屏蔽体将带正电导体包围起来,在屏蔽体的内侧将惑应出与带电导体
等量的负电荷,外侧出现与带电导体等量的正电荷,因此外側仍有电场存在。如果将金属
屏蔽体接地,外側的正电荷将流入大地,外侧将不会有电场存在,即带正电导体的电场被
屏蔽在金属屏蔽体内。
1.2交变电场屏蔽
为降低交变电场对敏感电路的搏台干批电压,可以在干扰源和敏惑电路之间设置导
电性好的金属屏蔽体,并将金属屏蔽体接地。交变电场对敏感电路的耦合干扰电压大小
取决于交变电场电压、耦合电容和金属屏蔽体接地电阻之积。只要设法使金属屏蔽体良
好接地、就能使交变电场对敏惑电路的耦合干扰电压变得很小。电场屏蔽以反射为主,因
此屏藯体的厚度不必过大,而以结构强度为主要考虑因素。
1.3交变磁场屏蔽
交变磁场屏蔽有高频和低频之分。低频磁场屏蔽是利用高导磁率的材料构成磁力线
的低磁阻通路,使大部分磁场被封在屏蔽体内。屏蔽体的导磁率越高,厚度越大,磁阻越
小,磁场屏蔽的效果越好。当然要与设备的重量相协调。高频磁场的屏蔽是利用高导电
收稿日期:2000-10-26
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光电对抗与无源干扰
2001年第2期
率的材料产生的涡流的反向磁场来抵销干扰磁场而实现的。
1.4交变电磁场屏蔽
一般采用导电率高的材料作屏蔽体,并将屏蔽体接地而为零电位。它是利用屏蔽体
在髙频磁场的作用下产生反方向的涡流磁场与原磁场抵消而削弱高頻磁场的干批、又因
屏蔽体接地而实現电场屏蔵。屏蔽体的厚度不必过大,而以趋肤深度和结构强度为主要
考虑因素
2屏蔽效能计算
屏巖效能SE〉的定义是:在电磁场中同一地点无屏蔽时的电磁场强度与加屏蔽体后
的电磁场强度之比。常用分贝数(dB)表示
SE=A+R+B
式中,A吸收损耗
R—反射损耗
B一多次反射损耗
2.]电磁波反射损耗
由于空气和屏蔽金属的电磁波阻抗不同,使人射电磁波产生反射作用.而空气的电
磁波阻抗在不同场源和场区中是不一样的,所以分別计算如下
磁场源近场中的反射损耗R(dB)为:
R-20 Logie h[.012(g/a,)"7]+5.364D(fa,/r)"2+0.354
电场源近场中的反射损耗R{dB)为
R= 322 10log n(d, /+FI)
电磁场源远场中的反射损耗R(dB)为:
R=168-10logu(,f/a,)
式中,ル一相对导磁率
相对导电率
电磁波频率(赫兹
D一辐射源到屏蔽体的距离(米〉
2.2电磁波吸收损耗
当进入金属屏蔽内的电磁波在屏蔽金属内传播时,由于衰减而产生吸收作用:吸收
损耗A(dB〉为
A=0.131d(yg-fr,〉"
5
式中,d一屏蔽材料厚度(毫米〉
2.3多次反射损耗
电磁波在屏蔽层间的多次反射损耗B(dB}为
B=20ogn[Iー(Zn-Z。)/(Z。+Z。)210-"(cx0.23A-jsin0.23A)(6)
式中,7m-屏蔽金属的电磁波阻抗
Z一空气的电磁波阻抗
电子设备的电磁屏薇技术
当A>10dB时,一般可以不计多次反射损耗
屏蔽效能计算实例
场源距离屏蔽体(厚度0.254mm).30cm远的屏蔽效能(dB)计算结果见表1。表1中
近场和远场的分界点为2x,为电磁场的波长
表1场源距离屏蔽体(厚度.254nmn)3Ocm远的屏蔽效能(d)
材料T
铜
铁
源30cm,磁场「电场
近场近多)远畅德场电场|远场近场近场远场
磁场1电场
率
近场「近场
346
k
?4.89
14.66
04921317350175340
50k『69.40190.213(.4)188.03(8.0248.0
97.60185.4(141.60.391.0479.0435.0088.00176.0
15M?05.?245.0225.01102.01143.0123.0174.215.(1
100M14]8.01426.1,422.01425.91434.014.30.(342.?3500
3屏蔽的注意事项
屏蔽的完整性
如果屏蔽体不完整,将导致电磁场泄漏。特别是电磁场屏蔽,它利用屏蔽体在高频磁
场的作用下产生反方向的涡流磁场与原磁场抵消而削弱高频磁场干扰。如果屏蔽体不完
整、涡流的效果降低,即屏蔽的效果大打折扣。
3.2屏蔽材料的屏蔽效能和应用场合
电磁屏蔽技术的进展,促使屏蔽材料的形式不断发展、而不再局限于单层金属平板模
式,屏蔽效能也不断提高。应用时要待别注意不同的屏蔽材料具有不同的屏蔽效能和应
用场合。
3.2.1金属平板和屏蔽薄膜
电子设备采用金属平板做机箱,既坚固耐用,又具有电磁屏蔽作用。其电磁屏蔽效能
与下述参数有关:金属平板材料性质、电磁场源性质、电磁场源与金属平板的距离、蔽体
接地状况等等。各种金属屏蔽材料的性能见表2
当今许多电子设备采用工程塑料慠机箱、由于工程塑料的加工工艺性能好、使机箱既
造型美观,又成本低、质量轻。但工程塑料无电磁防护性能。屏蔽溥膜是采用喷凃、貞宝
沉积、电镀和粘贴等工艺技术、在工程塑料和有机介质的表面覆盖一层导电膜、从而起到
平板的屏蔽作用。一般导电膜的厚度小于电磁波在其内部传播波长的14