低频电磁屏蔽效能研究.pdf

总第209期
舰船电子工程
Vol 31 No 11
2011年第11期
Ship Electronic Engineerin
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低频电磁屏蔽效能研究
向春清丁飞
(91919部队黄冈438000)
摘要从电磁屏蔽技术原理出发,重点分析了低频范围内的电磁屏蔽效能、屏胺体的主要特性和规律,运行小环法测
试低频屏蔽室屏蔽效能,对低频电磁屏蔽工程实践具有指导意义。
关键词电磁屏蔽;屏蔽效能;屏蔽体
中图分类号TM153.5
Study on Low Frequency Electromagnetic Shield Efficacy
Xiang Chunqing Ding Fei
(No. 91919 Troops of PLA, Huanggang 438000)
Abstract According to the principle of the electromagnetic shield technology, the paper emphasized the analysis of low
frequency shield efficacy, the primary speciality and rule of shield construction, and measured the shield efficacy of low fr
quency shield construction using runet and ii ad os igraph It rovides an important reference to the engineering rac-
tice of the low frequency electromagnetic shield
Key Words electromagnetic shield, shield efficacy, shield construction
Class Number TM153* 5
1引
电磁骚扰能量的传输,形成电磁隔离。根据辐射
源处于屏蔽体的内外,电磁屏蔽分为主动屏蔽和被
随着通信电子、电源技术的高速发展,设备的灵动屏蔽。主动屏蔽指辐射源处于屏蔽体内部,限制
敏度越来越高,低频电磁辐射干扰现象越来越受到内部辐射的电磁能量泄露;被动屏蔽指辐射源处于
重视,减少低频电磁辐射对弱电设备的影响研究也屏蔽体外部,防止或减弱外部辐射的电磁能量对屏
越来越重要。电磁屏蔽作为有效解决电磁波辐射或蔽体内部的影响。电磁屏蔽按屏蔽原理可分为电
传导危害问题的重要手段之一?,得到广泛的重视场屏蔽、磁场屏蔽和电磁场屏蔽。
和运用。为解决低频段(60Hz~800Hz)的辐射危害2.1电场屏蔽
问题,应对电磁屏蔽技术进行更深入的理解,研究电
电场屏蔽主要是为了防止两个回路间的寄生
磁屏蔽效能与屏蔽体结构、源特性的关系。
电容耦合,采用低电阻材料制成屏蔽壳体,切断屏
2电磁屏蔽技术原理
蔽内外的电力线交连。电场屏蔽只能消除电容耦
合,防止静电感应,屏蔽体必须良好接地。电场屏
电磁屏蔽用于减弱由某些辐射源所产生的空蔽以反射损耗为主
间某个区(不含源本身)内的电磁场结构,以某种材2.1.1静电屏蔽
料(导电或导磁材料)制成的屏蔽壳体将噐要屏蔽
用完整的金属屏蔽体将带正电导体包围起来,
的区域封闭起来,主要利用金属屏蔽体阻止或衰减屏蔽体良好接地,在屏蔽体的内侧感应出与带电导
收稿日期:2011年5月15日,修回日期:2011年6月20日
作者简介:向春清,男,高级工程师,硕士学位,研究方向:通信工程研究和应用。丁飞,男,工程师,硕士,研究方向:无
线通信工程研究和应用。
万方数据
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向春清等:低频电磁屏蔽效能硏究
总第209期
体等量的负电荷,外側出现等量的正电荷通过接地式中f为频率(Hz),o,为相对电导率,A为相对磁
体流入大地,实现带正电导体的电场被屏蔽在金属导率,r为辐射源到屏蔽体的距离(cm)。
屏蔽体内。
3.2吸收损耗
2.1.2交变电场屏蔽
进人金属屏蔽体内的电磁能量边向前传输边
为降低交变电场对敏感电路的耦合干扰,可在衰减,入射波在金属体内被有效地吸收,吸收损耗
辐射源和敏感电路设置良好接地的金属屏蔽体。与波阻抗无关,与金属的厚度成正比,与集肤深度
交变电场对敏感电路的耦合干扰电压取决于交变成反比,吸收损耗An(dB)为
电压、耦合电容和金属屏蔽体接地电阻的大小。
An =0. 1311V fhr
2.2磁场屏蔽
式中屏蔽材料的厚度(mm
磁场屏蔽是抑制辐射源和敏感设备间由于磁
多次反射损耗
场耦合产生的干扰,把磁力线封闭在屏蔽体内,阻
当A>10dB时,多次反射损耗可忽略不计
挡内部磁场向外扩散或外部磁力线进入,为屏蔽体当An没有远大于5时,电磁波在屏蔽体内部的多
内外的磁场提供低磁阻的通路来分流磁场。磁场次反射是显著的,多次反射损耗为
屏蔽以吸收损耗为主。低频磁场屏蔽利用高磁导
B=20log,o
0~0.14
率材料构成低磁阻通路,屏蔽体的磁导率越高,厚
度越大,磁阻越小,磁场屏蔽效果越好,通常采用磁
%(cos0. 23a-jsino 23A)
(4)
性材料如铁、钢、坡莫合金等进行屏蔽。高频磁场式中Zn为屏蔽金属的电磁波阻抗,Z。为空气的电
的屏蔽利用低电阻率的良导体料产生的涡流的反磁波阻抗
向磁场来抑制或抵消辐射磁,通常采用铝、铜及铜3.4组合屏蔽体的屏蔽
镀银等材料屏蔽。
在屏蔽要求很高的情况下,单层屏蔽往往难以
2.3电磁屏蔽
满足要求,需要采用多层混合结构的组合屏蔽体。
电磁屏蔽是对电场和磁场同时加以屏蔽,一般双层屏蔽体的吸收系数S和反射系数分别为
采用电导率高的材料作为屏蔽体,并将屏蔽体良好
(5)
接地,利用屏蔽体在高频磁场的作用下产生反向的
涡流磁场与原磁场抵消而抑制高频磁场的干扰,屏
(6
蔽体良好接地实现电场屏蔽。良导电材料同时具有式中S1、S2、P1、P2分别为两层屏蔽体的吸收衰减
对电场和高频磁场屏蔽的作用,由于高集肤效应,屏系数和反射衰减系数。双层屏蔽体的屏蔽效能为
蔽体以趋肤深度和结构强度为主要考虑因素。
SE=lmn六1+ln
3屏蔽效能
多层屏蔽体的吸收系数和反射系数可连续按
屏蔽效能(SE)表现屏蔽体对电磁波的衰减程照两层屏蔽体的办法求取,从而确定多层屏蔽体的
度,定义为:屏蔽前某点的场强与屏蔽后该点的场屏蔽效能的。
强之比。常用分贝(dB)表述。
4屏蔽体的主要特性及规律
A=A, +A+B
式中An为吸收损耗,A。为反射损耗,B为多
由屏蔽效能分析可知,低阻抗磁场屏蔽效果取决
次反射损耗。对于低频范围电磁屏蔽主要考虑低于电磁辐射源频率、屏蔽体厚度,屏蔽材料导电率和导
频、低阻抗磁场屏蔽。
磁率等因素?。导磁材料分为强磁材料(铁磁性物质,
3.1磁场反射损耗
如铁、钢等金属)和抗磁材料(如铜等金属)。抗磁屏蔽
由于空气和屏蔽金属的电磁波阻抗不同,使入体和强磁屏蔽体的频率特性曲线见图1?,在0~f
射电磁波产生反射作用。对于低阻抗场,磁场的反(3kHz~10kHz)的低频范围和f2(1MHz)以上区域,<