1、截止波導在電磁屏蔽中的應(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部分都能達到屏蔽效能要求，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，如通風散熱孔等，解決這些問題最有效的方法就是截止波導。關(guān)鍵詞：電磁屏蔽截止波導屏蔽效能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、高效率等方面發(fā)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，截止波導在電子設(shè)備及系統(tǒng)應(yīng)用日益廣泛。本文主要討論截止

2、波導的工作原理、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工作原理截止波導是一種具有高通濾波器的特性的管狀金屬結(jié)構(gòu)。其允許截止頻率以上的信號通過，而截止頻率以下的信號則被阻止或衰減。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，使電磁干擾信號的頻率在截止波導的截止區(qū)內(nèi)（如圖1所示），對電磁干擾信號產(chǎn)生很大的衰減，從而達到電磁屏蔽的作用。因為集膚效應(yīng)，截止波導的管狀金屬結(jié)構(gòu)壁厚可以很小，總開孔面積相應(yīng)增加。因此，截止波導既滿足通風散熱要求，又能滿足電磁屏蔽性能要求，是解決通風散熱和屏蔽矛盾的優(yōu)先選擇。I損耗1.HI1截止區(qū)！截止頻率f0頻率圖13設(shè)計計算截止波導的截面有

3、圓形、正方形、六角形和矩形等。1.1 截止頻率計算1.1.1 圓形波導的截止頻率f0=17.6x109/D（1）式中：f0截止頻率（Hz）;D-圓形截面的直徑（cm）。1.1.2 六角形波導的截止頻率f0=15x109/W（2）式中：f0截止頻率（Hz）;W六角形截面外接圓直徑（cm）。1.1.3 矩形波導的截止頻率f0=15x109/L（3）式中：f0截止頻率（Hz）;L-矩形截面對角線長度（cm）。1.2 截止波導的屏蔽效能截止波導屏蔽效能(SE)主要為截止波導的吸收損耗(A)與孔洞的反射損耗(R)之和。SE=A+R+B+Ki+K2+K3(4)式中：A一孔的吸收損耗(dB)R一孔的反射損耗

4、(dB)B一孔的多次反射損耗(dB)Ki一孔數(shù)目修正系數(shù)K2低頻穿透修正系數(shù)K3一孔間耦合修正系數(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-截止波導的長度(cm)。當fvvf。時，截止波導的吸收損耗A可進行以下簡化計算：圓形波導：232T/D(6)六角形波導：Z27.3T/W(7)矩形波導：227.3T/L(8)進行截止波導設(shè)計和選用時，一般要求：T>3nT>3WT>3L;f0=(510)f1.3 設(shè)計流程第3頁共8頁截止波導設(shè)計流程主要是公式（1）（8）的應(yīng)用，通用截止波導類產(chǎn)品

5、選用可參考使用。1.3.1 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獲得。1.3.2 確定孔縫泄漏是否滿足屏蔽要求截止波導在成本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，如通風散熱等，可采用截止波導。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，確定截止波導應(yīng)滿足的屏蔽效能。1.3.3 確定截止波導的截面形狀截止波導的截面形狀應(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)

6、。1.3.4 確定波導的截止頻率f0波導的截止頻率應(yīng)根據(jù)電磁干擾信號的最高頻率來確定，應(yīng)滿足：fVVf。，一般取fo=（510）f。1.3.5 計算截止波導的截面尺寸根據(jù)3.3.3確定的截面形狀，利用公式（1）-（3）推導截止波導的截面尺寸（D、W或L）。1.3.6 確定截止波導的長度T根據(jù)截止波導應(yīng)滿足的屏蔽效能（A）要求，利用公式（5）（8）計算截止波導的長度T。當fVVf0時，可利用公式（6）（8）進行估算。一般T>3DT>3WTA3L,根據(jù)實際，懵況，對3.3.5計算的截止波導的截面尺寸進行校核，選擇合適的T/D、T/W或T/L值。4截止波導的工程應(yīng)用4.1 截止波導產(chǎn)品簡

7、介4.1.1 蜂窩形通風板在屏蔽設(shè)計中，蜂窩形通風板（簡稱蜂窩板）是使用較為廣泛的截止波導之一。蜂窩板是將大量的截止波導通過焊接（釬焊）方式組合在一起，形成截止波導陣列（如圖2所示）。截止波導陣列的每一個六邊形單元都是一個截止波導，用于提高屏蔽效能。蜂窩板主要用于通風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、結(jié)構(gòu)與工藝簡單、成本低等優(yōu)點，主要用于通風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 截止波導工程應(yīng)

8、用注意事項4.2.1 截止波導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，否則導致嚴重的電磁泄漏。4.2.3 截止波導的安裝法蘭面與屏蔽體結(jié)合面應(yīng)3600導電連接。4.2.4 組成蜂窩板的每個截止波導間必須是可靠導電連接，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)導電層。避免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，前面板通風孔為5X30（mm長圓孔陣列組合（如圖4所示）。按GJB152A實驗方法、GJB

9、151郊擊軍地面要求進行EMC試驗，RE10湘標（如圖5所示）；RS103式驗時，故障燈亮，負載燈忽身忽低閃爍。®©MnnnnnnBurin"£E-LMN.”)-f.r.c-cccc-ctcMIillODHDanan口ccc-ccccc整改時，前面板通風孔采用5X5（mm誠導窗（如圖6所示），RE102（如圖7所示）。通過，工作正常，輸出穩(wěn)定Q卬中甘-2*ls飛K0口口口口口口口口口口口口口-1i11HDQaD口口口3m5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)驗，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