1、.wd截止波導(dǎo)在電磁屏蔽中的應(yīng)用摘要：電磁屏蔽效能取決于屏蔽體薄弱環(huán)節(jié)，只有屏蔽體的各個組成局部都能到達屏蔽效能要求，才能滿足屏蔽體的整體屏蔽要求。在工程實踐中，由于功能要求，電子設(shè)備的屏蔽體會留有各種各樣的孔洞或縫隙，如通風(fēng)散熱孔等，解決這些問題最有效的方法就是截止波導(dǎo)。關(guān)鍵詞：電磁屏蔽截止波導(dǎo) 屏蔽效能 1 引言隨著電子設(shè)備及系統(tǒng)向輕量、小體積、大功率密度、高頻、高效率等方面開展，電磁兼容性問題日益突出，電子設(shè)備及系統(tǒng)在電磁環(huán)境中的適應(yīng)能力成為重要考核指標。電磁屏蔽是解決電磁兼容問題的重要手段之一，而屏蔽體上孔縫的處理又是電磁屏蔽的重中之重，因而，截止波導(dǎo)在電子設(shè)備及系統(tǒng)應(yīng)用日益廣泛。本文

2、主要討論截止波導(dǎo)的工作原理、設(shè)計計算及工程應(yīng)用，尋求一種解決電磁屏蔽問題切實有效的方法。2 工作原理截止波導(dǎo)是一種具有高通濾波器的特性的管狀金屬構(gòu)造。其允許截止頻率以上的信號通過，而截止頻率以下的信號那么被阻止或衰減。利用這個特性，根據(jù)電磁干擾信號的頻率，設(shè)計截止波導(dǎo)，使電磁干擾信號的頻率在截止波導(dǎo)的截止區(qū)內(nèi)如圖1所示，對電磁干擾信號產(chǎn)生很大的衰減，從而到達電磁屏蔽的作用。因為集膚效應(yīng)，截止波導(dǎo)的管狀金屬構(gòu)造壁厚可以很小，總開孔面積相應(yīng)增加。因此，截止波導(dǎo)既滿足通風(fēng)散熱要求，又能滿足電磁屏蔽性能要求，是解決通風(fēng)散熱和屏蔽矛盾的優(yōu)先選擇。圖13 設(shè)計計算截止波導(dǎo)的截面有圓形、正方形、六角形和矩形

3、等。3.1截止頻率計算3.1.1圓形波導(dǎo)的截止頻率f0=17.6x109/D1式中：f0-截止頻率Hz；D-圓形截面的直徑(cm)。3.1.2六角形波導(dǎo)的截止頻率f0=15x109/W2式中：f0-截止頻率Hz；W-六角形截面外接圓直徑(cm)。3.1.3矩形波導(dǎo)的截止頻率f0=15x109/L 3式中：f0-截止頻率Hz；L-矩形截面對角線長度(cm)。3.2截止波導(dǎo)的屏蔽效能截止波導(dǎo)屏蔽效能SE主要為截止波導(dǎo)的吸收損耗A與孔洞的反射損耗R之和。SE = ARBK1K2+K34式中：A 孔的吸收損耗(dB)R 孔的反射損耗(dB)B 孔的屢次反射損耗(dB)K1 孔數(shù)目修正系數(shù)K2 低頻穿透

4、修正系數(shù)K3 孔間耦合修正系數(shù)A=1.823xf0xTx10-91-(f/f0)21/2 (dB)5式中：f0-截止頻率Hz；f-電磁干擾信號的頻率Hz；T-截止波導(dǎo)的長度cm。當ff0時，截止波導(dǎo)的吸收損耗A可進展以下簡化計算：圓形波導(dǎo)：A32T/D6六角形波導(dǎo)：A27.3T/W7矩形波導(dǎo)：A27.3T/L8進展截止波導(dǎo)設(shè)計和選用時，一般要求:T3D、T3W、T3L；f0=(510) f3.3設(shè)計流程截止波導(dǎo)設(shè)計流程主要是公式18的應(yīng)用，通用截止波導(dǎo)類產(chǎn)品選用可參考使用。3.3.1確定需要屏蔽的電磁干擾信號的最高頻率f電磁干擾信號的最高頻率可以在設(shè)備及系統(tǒng)的技術(shù)條件中約束，也可以通過實際測試

5、獲得。3.3.2確定孔縫泄漏是否滿足屏蔽要求截止波導(dǎo)在本錢上高于普通屏蔽措施，在高頻、高功率密度的電子設(shè)備或系統(tǒng)中，當采用一般屏蔽措施不能滿足屏蔽性能要求或影響某些功能，如通風(fēng)散熱等，可采用截止波導(dǎo)。或在航天、軍工等領(lǐng)域，對電磁屏蔽要求極高的場合。根據(jù)屏蔽要求，確定截止波導(dǎo)應(yīng)滿足的屏蔽效能。3.3.3確定截止波導(dǎo)的截面形狀截止波導(dǎo)的截面形狀應(yīng)根據(jù)機械加工能力、模具確定。在滿足屏蔽性能和電子設(shè)備的功能要求前提下，應(yīng)簡單、加工制造工藝性良好，并適合批量生產(chǎn)。3.3.4確定波導(dǎo)的截止頻率f0波導(dǎo)的截止頻率應(yīng)根據(jù)電磁干擾信號的最高頻率來確定，應(yīng)滿足：ff0，一般取f0=(510) f。3.3.5計算截

6、止波導(dǎo)的截面尺寸根據(jù)3.3.3確定的截面形狀，利用公式13推導(dǎo)截止波導(dǎo)的截面尺寸(D、W或L)。3.3.6確定截止波導(dǎo)的長度T根據(jù)截止波導(dǎo)應(yīng)滿足的屏蔽效能(A)要求，利用公式58計算截止波導(dǎo)的長度T。當ff0時，可利用公式68進展估算。一般T3D、T3W、T3L，根據(jù)實際情況，對3.3.5計算的截止波導(dǎo)的截面尺寸進展校核，選擇適宜的T/D、T/W或T/L值。4截止波導(dǎo)的工程應(yīng)用4.1截止波導(dǎo)產(chǎn)品簡介4.1.1蜂窩形通風(fēng)板在屏蔽設(shè)計中，蜂窩形通風(fēng)板簡稱蜂窩板是使用較為廣泛的截止波導(dǎo)之一。蜂窩板是將大量的截止波導(dǎo)通過焊接釬焊方式組合在一起，形成截止波導(dǎo)陣列如圖2所示。截止波導(dǎo)陣列的每一個六邊形單元

7、都是一個截止波導(dǎo)，用于提高屏蔽效能。蜂窩板主要用于通風(fēng)散熱和電磁屏蔽要求較高的場合。圖24.1.2多孔金屬板多孔金屬板如圖3所示是在金屬屏蔽板上用許多小孔代替大直徑的孔，以提高金屬屏蔽板的屏蔽效能。多孔金屬板具有屏蔽性能穩(wěn)定、構(gòu)造與工藝簡單、本錢低等優(yōu)點，主要用于通風(fēng)散熱和電磁屏蔽要求不高的場合。也可以通過增加金屬板厚度，提高多孔金屬板的電磁屏蔽效能。圖34.2截止波導(dǎo)工程應(yīng)用考前須知4.2.1截止波導(dǎo)對于頻率在截止頻率以上的電磁干擾信號沒有任何衰減作用。因此，波導(dǎo)的截止頻率至少是所屏蔽電磁干擾信號頻率的5倍以上。4.2.2截止波導(dǎo)管內(nèi)不應(yīng)有任何金屬材料穿過，如電纜、金屬鎧裝光纜等，否那么導(dǎo)致

8、嚴重的電磁泄漏。4.2.3截止波導(dǎo)的安裝法蘭面與屏蔽體結(jié)合面應(yīng)360º導(dǎo)電連接。4.2.4組成蜂窩板的每個截止波導(dǎo)間必須是可靠導(dǎo)電連接，并且不允許有縫隙。必要時，可采用金屬涂鍍層以保證每個蜂窩周邊形成連續(xù)導(dǎo)電層。防止因縫隙造成蜂窩板屏蔽性能下降。4.3工程應(yīng)用某高頻開關(guān)電源，前面板通風(fēng)孔為5X30(mm)長圓孔陣列組合如圖4所示。按GJB152A實驗方法、GJB151A陸軍地面要求進展EMC試驗，RE102超標如圖5所示；RS103試驗時，故障燈亮，負載燈忽高忽低閃爍。圖4 圖5整改時，前面板通風(fēng)孔采用5X5(mm)波導(dǎo)窗如圖6所示，RE102通過，工作正常，輸出穩(wěn)定如圖7所示。圖6 圖75總結(jié)對可靠性、電磁兼容性和環(huán)境適應(yīng)性要求較高的電子設(shè)備及系統(tǒng)，特別是在航天、軍工等領(lǐng)域，截止波導(dǎo)在解決屏蔽體薄弱環(huán)節(jié)的屏蔽問題上具有良好的性價比。屏蔽失效往往出在細節(jié)上，在截止波導(dǎo)設(shè)計和工程應(yīng)用的過程中，應(yīng)從原理上了解，通過計算求證，利用試驗驗證，并在工程應(yīng)用中總結(jié)經(jīng)歷，確保電子設(shè)備及系統(tǒng)功能要求和電磁兼容要求。參考文獻1.高攸鋼，?屏蔽與接地?，北京郵電大學(xué)出版社，200