第三章 电磁屏蔽.ppt

第二章 电磁屏蔽技术• 屏蔽材料的选择• 实际屏蔽体的设计杨继深 2005年12月 010-68386283电磁屏蔽屏蔽前的场强E1屏蔽后的场强E2对电磁波产生衰减的作用就是电磁屏蔽,电磁屏蔽作用的大小用屏蔽效能度量: SE = 20 lg ( E1/ E2 ) dB 杨继深 2005年12月 010-68386283实心材料屏蔽效能的计算入射波场强距离吸收损耗AR1R2SE ＝ R1 ＋ R2 ＋ A＋B＝ R＋ A＋BB杨继深 2005年12月 010-68386283反射损耗的产生入射场入射场反射场反射场感应电流感应电流杨继深 2005年12月 010-68386283反射损耗 R ＝ 20 lgZW4 Zs反射损耗与波阻抗有关，波阻抗越高，则反射损耗越反射损耗与波阻抗有关，波阻抗越高，则反射损耗越大ZS = 3.68 10-7 f r/r远场：远场：377 近场：取决于源的阻抗近场：取决于源的阻抗同一种材料的阻同一种材料的阻抗随频率变抗随频率变杨继深 2005年12月 010-68386283不同材料的反射损耗12525507510010 100 1k 10k 100k 1M 10MdBHz杨继深 2005年12月 010-68386283影响反射损耗的因素150 0.1k 1k 10k 100k 1M 10M 100M平面波3 108 / 2rfR(dB)r = 30 m 电场r = 1 m靠近辐射源r = 30 m磁场 r = 1 m靠近辐射源10050杨继深 2005年12月 010-68386283吸收损耗的产生入射波入射波感应电流感应电流P = I2R趋肤效应趋肤效应杨继深 2005年12月 010-68386283吸收损耗的计算t入射电磁波E0剩余电磁波E1E1 = E0e-t/ A ＝ 20 lg ( E0 / E1 ) = 20 lg ( e t /  ) dB0.37E0 A ＝＝ 8.69 ( t /   ) = 3.34 t   f  r r dB 杨继深 2005年12月 010-68386283趋肤深度举例杨继深 2005年12月 010-68386283综合屏蔽效能 (0.5mm铝板)150250平面波平面波00.1k 1k 10k 100k 1M 10M高频时高频时电磁波种类电磁波种类的影响很小的影响很小电场波电场波 r = 0.5 m磁场波磁场波 r = 0.5 m屏蔽效能（dB）频率杨继深 2005年12月 010-68386283多次反射修正因子的计算电磁波在屏蔽体内多次反射，会引起附加的电磁泄漏，因此要对前面的计算进行修正。

B = 20 lg ( 1 - e -2 t /  )说明：说明：• B为负值，其作用是减小屏蔽效能为负值，其作用是减小屏蔽效能• 当趋肤深度与屏蔽体的厚度相当时，可以忽略当趋肤深度与屏蔽体的厚度相当时，可以忽略• 对于电场波，可以忽略对于电场波，可以忽略杨继深 2005年12月 010-68386283低频磁场最难屏蔽低频磁场低频磁场低频低频磁场磁场吸收损耗小吸收损耗小反射损耗小反射损耗小50Hz变压器变压器磁场磁场怎么屏蔽？怎么屏蔽？杨继深 2005年12月 010-68386283高导磁率材料的磁旁路效果H0H1H0RsR0H1R0RsSE = 1 + R0/RS杨继深 2005年12月 010-68386283低频磁场屏蔽产品杨继深 2005年12月 010-68386283磁屏蔽材料的频率特性151015坡莫合金坡莫合金 金属金属镍钢镍钢冷轧钢冷轧钢 0.01 0.1 1.0 10 100 kHzr 103杨继深 2005年12月 010-68386283加工的影响2040608010010 100 1k 10k跌落前跌落后杨继深 2005年12月 010-68386283塑料机箱的处理对塑料机箱做导电表面处理，对塑料机箱做导电表面处理，达到屏蔽的目的。

达到屏蔽的目的化学镀化学镀金属溅射金属溅射真空蒸镀真空蒸镀导电漆喷涂导电漆喷涂由于导电层很薄，屏蔽效能以反射损耗为主，由于导电层很薄，屏蔽效能以反射损耗为主，1 /￿ ￿导电导电性的屏蔽效能性的屏蔽效能40dB左右（平面波）左右（平面波）杨继深 2005年12月 010-68386283良好电磁屏蔽的关键因素屏蔽体屏蔽体导电连续导电连续没有穿过屏没有穿过屏蔽体的导体蔽体的导体屏蔽效能高的屏蔽体屏蔽效能高的屏蔽体不要忘记：不要忘记：选择适当的屏蔽材料你知道吗：与屏蔽体接地与否无关杨继深 2005年12月 010-68386283实际屏蔽体的问题通风口显示窗键盘指示灯电缆插座调节旋钮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、电缆线、电源线等电源线缝隙杨继深 2005年12月 010-68386283远场区孔洞的屏蔽效能LLSE = 100 – 20lgL – 20lg f + 20lg（1 + 2.3lg(L/H)) = 0 dB 若 L   / 2H杨继深 2005年12月 010-68386283孔洞在近场区的屏蔽效能若若ZC   （（7.9/Df）：（）：（说明是电场源）说明是电场源）SE = 48 + 20lg ZC – 20lg L f + 20lg ( 1 + 2.3lg (L/H) )若若ZC  （（7.9/Df）：（）：（说明是磁场源）说明是磁场源）SE = 20lg ( D/L) + 20lg (1 + 2.3lg (L/H) ) （（注意：对于磁场源，屏效与频率无关！）注意：对于磁场源，屏效与频率无关！）杨继深 2005年12月 010-68386283缝隙的泄漏低频起主要作用低频起主要作用高频起主要作用高频起主要作用杨继深 2005年12月 010-68386283缝隙的处理电磁密封衬垫缝隙杨继深 2005年12月 010-68386283电磁密封衬垫的种类• 金属丝网衬垫(带橡胶芯的和空心的)•导电橡胶(不同导电填充物的)•指形簧片(不同表面涂覆层的)•螺旋管衬垫(不锈钢的和镀锡铍铜的)•导电布杨继深 2005年12月 010-68386283杨继深 2005年12月 010-68386283指形簧片杨继深 2005年12月 010-68386283螺旋管电磁密封衬垫杨继深 2005年12月 010-68386283杨继深 2005年12月 010-68386283杨继深 2005年12月 010-68386283杨继深 2005年12月 010-68386283杨继深 2005年12月 010-68386283杨继深 2005年12月 010-68386283电磁密封衬垫的主要参数Ø 屏蔽效能 (关系到总体屏蔽效能)Ø 回弹力（关系到盖板的刚度和螺钉间距）Ø 最小密封压力（关系到最小压缩量）Ø最大形变量（关系到最大压缩量）Ø 压缩永久形变（关系到允许盖板开关次数）Ø 电化学相容性（关系到屏蔽效能的稳定性）杨继深 2005年12月 010-68386283电磁密封衬垫的安装方法•非导电胶非导电胶•在螺钉连接处点上在螺钉连接处点上杨继深 2005年12月 010-68386283不同金属之间发生腐蚀腐蚀加重杨继深 2005年12月 010-68386283解决腐蚀的方法电解液电解液不同的金属接触面不同的金属接触面电化学腐蚀电化学腐蚀选用电化学电位选用电化学电位接近的金属材料接近的金属材料避免电解液避免电解液杨继深 2005年12月 010-68386283EMI衬垫的安装方法杨继深 2005年12月 010-68386283杨继深 2005年12月 010-68386283避免电解液的方法绝缘漆环境密封杨继深 2005年12月 010-68386283截止波导管损耗频率fc截止频率频率高的电磁波能通过波导管，频率低的电磁波损耗很大！工作在截止区的波导管叫截止波导。

截止区杨继深 2005年12月 010-68386283截止波导管的屏效截止波导管 屏蔽效能=反射损耗：远场区计算公式近场区计算公式+吸收损耗圆形截止波导：32 t / d矩形截止波导：27.2 t / l孔洞计算屏蔽效能公式杨继深 2005年12月 010-68386283截止波导管的损耗杨继深 2005年12月 010-68386283截止波导管的设计步骤孔洞的泄漏不能满足屏蔽要求SE 确定截止波导管的截面形状 确定要屏蔽的最高的频率 f 确定波导管的截止频率 fc 计算截止波导管的截面尺寸 由SE 确定截止波导管的长度 5f杨继深 2005年12月 010-68386283显示窗/器件的处理隔离舱滤波器屏蔽窗滤波器杨继深 2005年12月 010-68386283杨继深 2005年12月 010-68386283操作器件的处理屏蔽体上开小孔屏蔽体上栽上截止波导管用隔离舱将操作器件隔离出杨继深 2005年12月 010-68386283通风口的处理穿孔金属板截止波导通风板杨继深 2005年12月 010-68386283贯通导体的处理杨继深 2005年12月 010-68386283电缆的屏蔽方法 •90%的辐射问题来自电缆的辐射问题来自电缆•正确的屏蔽方法能解决电缆辐射问题正确的屏蔽方法能解决电缆辐射问题杨继深 2005年12月 010-68386283外拖电缆的共模辐射I2CPI3I1CP尽管共模成份的比例很小，但是由于辐射环路大，尽管共模成份的比例很小，但是由于辐射环路大，仍然是主要的辐射因素仍然是主要的辐射因素杨继深 2005年12月 010-68386283“无关”的电缆也辐射杨继深 2005年12月 010-68386283地线也辐射不不接接地地线线接接上上地地线线你喜欢你喜欢电缆屏蔽层接地吗电缆屏蔽层接地吗 ?杨继深 2005年12月 010-68386283无关电缆辐射机理VCM机箱内的所有信号都会通过机箱内的所有信号都会通过电缆辐射！电缆辐射！杨继深 2005年12月 010-68386283电缆辐射估算ICM电缆辐射强度：电缆辐射强度： E = 1.26 I L f / D  V/mL /2或或 /4时：时： E = 120I / D  V/m电缆上的共模电流电缆上的共模电流电缆长度电缆长度共模电流频率共模电流频率天线距离天线距离杨继深 2005年12月 010-68386283确定允许的最大共模电流将电缆辐射公式变形一下：将电缆辐射公式变形一下：允许的最大电流：允许的最大电流：1.26 L f I =D E  A辐射发射限值（辐射发射限值（ V/m））杨继深 2005年12月 010-68386283计算举例若若: f = 70MHzD = 1mL = 2mE = 10  V/m则：则：I = 0.8  A杨继深 2005年12月 010-68386283电缆辐射机理的总结电电 缆缆 辐辐 射射差差模模辐辐射射共共模模辐辐射射差模电流转变为共模电流差模电流转变为共模电流信号地上共模电压导致共模电流信号地上共模电压导致共模电流临近电路的耦合产生共模电压，进临近电路的耦合产生共模电压，进而导致共模电流而导致共模电流工作电流回路形成的环路天线工作电流回路形成的环路天线杨继深 2005年12月 010-68386283电缆差模辐射的对策同轴电缆同轴电缆扁平电缆扁平电缆双绞线双绞线杨继深 2005年12月 010-68386283电缆共模辐射的对策减小共模电流减小共模电流回路面积回路面积减小减小共模电流共模电流增加共模电流回路的阻抗增加共模电流回路的阻抗共模电流滤波共模电流滤波减小共模电压减小共模电压屏蔽电缆屏蔽电缆电缆靠近地线面电缆靠近地线面线路板线路板屏蔽屏蔽其它其它杨继深 2005年12月 010-68386283电缆共模辐射的对策减小共模电流减小共模电流回路面积回路面积减小减小共模电流共模电流增加共模电流回路的阻抗增加共模电流回路的阻抗共模电流滤波共模电流滤波减小共模电压减小共模电压屏蔽电缆屏蔽电缆电缆靠近地线面电缆靠近地线面线路板线路板屏蔽屏蔽其它其它杨继深 2005年12月 010-68386283降低电缆辐射的方法I2CPI3I1CP通过额外的地线板减小共模电流的回路面积通过额外的地线板减小共模电流的回路面积杨继深 2005年12月 010-68386283屏蔽电缆抑制共模辐射的本质CMCMDM杨继深 2005年12月 010-68386283不完整的屏蔽电缆CMCMCMCMDM杨继深 2005年12月 010-68386283分析实例金属螺钉接触金属螺钉接触辐射发射（辐射发射（RE102））超标超标辐射发射（辐射发射（RE102））合格合格杨继深 2005年12月 010-68386283屏蔽电缆的评估CMCMDMV辐射环路辐射环路VIZT = V / I杨继深 2005年12月 010-68386283不同屏蔽层的传输阻抗102 103 104 105 106 107 1080.0010.010.1110100100010000传输阻抗（传输阻抗（m  /m））Hz铝箔铝箔单层编织单层编织最佳单层编织最佳单层编织双层编织双层编织双层编织双层编织 + 一层一层 金属金属双层编织 + 双层金属实心铜实心铜杨继深 2005年12月 010-68386283屏蔽层的错误接法CM杨继深 2005年12月 010-68386283D型连接器的屏蔽层搭接杨继深 2005年12月 010-68386283圆形连接器屏蔽层搭接杨继深 2005年12月 010-68386283接线端子上的屏蔽电缆杨继深 2005年12月 010-68386283尽量减小小辨接法的危害杨继深 2005年12月 010-68386283没有屏蔽机箱时怎样处理路板下方铺设一块金属板，作为屏蔽电缆的路板下方铺设一块金属板，作为屏蔽电缆的端接点。

端接点杨继深 2005年12月 010-68386283。