1、電磁屏蔽技術(shù)分析與探討摘要：在現(xiàn)實(shí)生活中由于干擾普遍存在,隨著電子產(chǎn)品的廣泛應(yīng)用以及電磁環(huán)境污染的加重,對(duì)電磁兼容性設(shè)計(jì)的要求也越來越高,作為電磁兼容設(shè)計(jì)的主要技術(shù)之一一一屏蔽技術(shù)的研究也就愈顯得重要.電磁屏蔽是解決電磁兼容問題的重要手段之一,大局部電磁兼容問題都可以通過電磁屏蔽來解決.用電磁屏蔽的方法來解決電磁干擾問題的最大好處是不會(huì)影響電路的正常工作,因此不需對(duì)電路做任何修改本文從電磁屏蔽技術(shù)原理出發(fā),討論了屏蔽體結(jié)構(gòu)、屏蔽技術(shù)分類、屏蔽材料的選擇以及所要遵循的原那么,.關(guān)鍵詞：電磁屏蔽,屏蔽技術(shù)屏蔽接地特殊屏蔽處理屏蔽效能一.電磁屏蔽的技術(shù)原理電磁屏蔽是電磁兼容技術(shù)的主要舉措之一.即用金

2、屬屏蔽材料將電磁干擾源封閉起來,使其外部電磁場(chǎng)強(qiáng)度低于允許值的一種舉措.或用金屬屏蔽材料將電磁敏感電路封閉起來,使其內(nèi)部電磁場(chǎng)強(qiáng)度低于允許值的一種舉措.電磁屏蔽的作用原理是利用屏蔽體對(duì)電磁能流的反射、吸收和引導(dǎo)作用圖1.電磁屏蔽不僅對(duì)輻射干擾有良好的抑制效果,而且對(duì)靜電干擾和傳導(dǎo)耦合干擾的電容性耦合、電感性耦合均有明顯的抑制作用.二.電磁屏蔽的分類電磁屏蔽一般可以分為三類：靜電屏蔽、靜磁屏蔽和高頻電磁場(chǎng)的屏蔽.三種屏蔽的共同點(diǎn)是預(yù)防外界的電磁場(chǎng)進(jìn)入到某個(gè)需要保護(hù)的區(qū)域中去.它們都是利用屏蔽體具有特定性能的材料阻止或衰減電磁干擾能量的傳輸,是抑制電磁干擾的重要手段之一.但是由于所要屏蔽的場(chǎng)的特性

3、不一樣,因而對(duì)屏蔽材料的要求也就不一樣.三.屏蔽材料的屏蔽效能和應(yīng)用場(chǎng)合電磁屏蔽技術(shù)的進(jìn)展,促使屏蔽材料的形式不斷開展,而不再局限于單層金屬平板模式,屏蔽效能也不斷提升.應(yīng)用時(shí)要特別注意不同的屏蔽材料具有不同的屏蔽效能和應(yīng)用場(chǎng)合.金屬平板和屏蔽薄膜電子設(shè)備采用金屬平板做機(jī)箱,既鞏固耐用,又具有電磁屏蔽作用.其電磁屏蔽效能與下述參數(shù)有關(guān)：金屬平板材料性質(zhì)、電磁場(chǎng)源性質(zhì)、電磁場(chǎng)源與金屬平板的距離、屏蔽體接地狀況等等.各種金屬屏蔽材料的性能見表2.四.屏蔽體良好接地電磁屏蔽不但要求有良好的接地,還要求屏蔽體具有良好的導(dǎo)電連續(xù)性,對(duì)屏蔽提的導(dǎo)電性要求搖臂靜電屏蔽高得多.因而為了滿足電磁兼容性要求,常常

4、用高導(dǎo)電性的材料作為屏蔽材料,如銅板、銅箔、鋁板、鋁箔、鋼板或金屬鍍層、導(dǎo)電涂層.在實(shí)際的屏蔽中,電磁屏蔽效能變大程度上依賴于機(jī)箱的結(jié)構(gòu),即導(dǎo)電的連續(xù)性.機(jī)箱上的接縫、開口等都是電磁波的泄漏源.穿過機(jī)箱的電纜也是造成屏蔽效能下降的主要原因.解決機(jī)箱縫隙電磁泄漏的方式是在縫隙處用電磁密封襯墊.電磁密封襯墊是一種導(dǎo)電的彈性材料,它能夠保持縫隙處的導(dǎo)電連續(xù)性.常見的電磁密封襯墊有導(dǎo)電橡膠、雙重導(dǎo)電橡膠、金屬編織網(wǎng)套、螺旋襯墊、定向金屬導(dǎo)電橡膠等.機(jī)箱上開口的電磁泄漏與開口的形狀、輻射源的特性和輻射源到開口處的距離有關(guān).通過適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)開口尺寸和輻射源到開口的距離能夠改善屏蔽效能的要求1.主要接地形式不

5、考慮平安接地,僅從電路參考點(diǎn)的角度考慮,接地可分為懸浮地、單點(diǎn)接地、多點(diǎn)接地和混合接地.(1)懸浮地對(duì)電子產(chǎn)品而言,懸浮地是指設(shè)備的地線在電氣上與參考地及其它導(dǎo)體相絕緣,即設(shè)備懸浮地.另一種情況是在有些電子產(chǎn)品中,為了預(yù)防機(jī)箱上的騷擾電流直接耦合到信號(hào)電路,有意使信號(hào)地與機(jī)箱絕緣,即單元電路懸浮地.懸浮地容易產(chǎn)生靜電積累和靜電放電,在雷電環(huán)境下,還會(huì)在機(jī)箱和單元電路間產(chǎn)生飛弧,甚至使操作人員遭到電擊.設(shè)備懸浮地時(shí),當(dāng)電源相線與機(jī)箱短路時(shí),有引起觸電的危險(xiǎn).所以懸浮地不宜用于通信系統(tǒng)和一般電子產(chǎn)品.2)單點(diǎn)接地單點(diǎn)接地是為許多接在一起的電路提供共同參考點(diǎn)的方法.串聯(lián)單點(diǎn)接地由于各電路單元共用一條

6、線,易引起共地阻抗干擾.并聯(lián)單點(diǎn)接地最簡單,它沒有共阻抗耦合和低頻地環(huán)路的問題.每一個(gè)電路模塊都接到一個(gè)單點(diǎn)地,每一個(gè)子單元在同一點(diǎn)與參考點(diǎn)相聯(lián).地線上其它局部的電流不會(huì)耦合進(jìn)電路.多點(diǎn)接地多點(diǎn)接地設(shè)備中的內(nèi)部電路都以機(jī)殼為參考點(diǎn),而所有機(jī)殼又以大地為參考.有一個(gè)平安地把所有的機(jī)殼連在一起,然后再與地或輔助信號(hào)地相連.這種接地結(jié)構(gòu)的原理在于為許多并聯(lián)路徑提供了到地的低阻抗通路,并且在系統(tǒng)內(nèi)部接地簡單.只要連接公共參考點(diǎn)的任何導(dǎo)體的長度小于騷擾波長的幾分之一,多點(diǎn)接地的效果都很好.多點(diǎn)接地能夠預(yù)防單點(diǎn)接地在高頻時(shí)的問題.在數(shù)字電路和高頻大信號(hào)電路中必須使用多點(diǎn)接地.(4)混合接地混合接地既包含了

7、單點(diǎn)接地的特性,也包含了多點(diǎn)接地的特性.例如,系統(tǒng)內(nèi)的電源需要單點(diǎn)接地,而射頻局部那么需要多點(diǎn)接地.混合接地使用電抗性器件使接地系統(tǒng)在低頻和高頻時(shí)呈現(xiàn)不同的特性.這在寬帶敏感電路中是必要的.在圖示中,一條較長的電纜的屏蔽外層通過電容接到機(jī)殼處預(yù)防射頻駐波的產(chǎn)生.電容對(duì)低頻和直流有較高的阻抗,因此能夠預(yù)防兩模塊之間的地環(huán)路形成.2 .特殊部位的特殊屏蔽舉措在屏蔽體的接縫處,由于結(jié)合外表不平、不干凈、焊接質(zhì)量不好、緊固螺釘之間存在空隙等原因,在接縫處造成縫隙,致使屏蔽體的屏蔽效果降低.對(duì)固定的接縫最好采用連續(xù)焊接.焊接前,應(yīng)將要焊接外表的非導(dǎo)電物質(zhì)去除干凈.要盡可能對(duì)全部外殼間斷處進(jìn)行搭接.對(duì)非固

8、定的接縫應(yīng)采用并壓緊導(dǎo)電襯墊,以提升接縫的電磁密封效果.常用的導(dǎo)電襯墊材料有金屬編織物、含有金屬絲的橡膠等.對(duì)活動(dòng)的接縫,如門框上,采用彈性指簧以提升接縫的電磁屏蔽效果.導(dǎo)電襯墊的固定方式有：溝槽定位、粘貼固定和肋片緊固的方式.3 .提升縫隙的屏蔽效能可采取以下舉措：3.1 (1)增加金屬板厚度,可通過增加旁邊長度來實(shí)現(xiàn)；(2)減少結(jié)合面縫隙寬度,可通過提升結(jié)合面加工精度、焊接或整體鑄造來實(shí)現(xiàn)；(3)加裝導(dǎo)電襯墊,常用的導(dǎo)電襯墊有：編織金屬網(wǎng)、軟金屬、梳狀簧片、導(dǎo)電橡膠等等；(4)在接縫處涂導(dǎo)電涂料,常用的導(dǎo)電涂料有：導(dǎo)電膠、導(dǎo)電脂等等；調(diào)整緊固釘間距,使其小于20,為電磁場(chǎng)的波長;3.2孔眼

9、屏蔽當(dāng)有通風(fēng)、照明、加水、測(cè)量等需要時(shí),為提升設(shè)備的電磁屏蔽效果,應(yīng)采用孔眼屏蔽.孔眼屏蔽的效果與電磁波的頻率、孔眼的尺寸和數(shù)量等參數(shù)有關(guān).3.3 3編織屏蔽因電纜需要活動(dòng)和彎曲,其屏蔽采用編織帶的形式.編織帶的屏蔽效果隨編織密度的增大而增加,隨電磁波的頻率的增大而降低.一般電纜的屏蔽層是用不導(dǎo)磁的金屬絲編織的,可以實(shí)現(xiàn)電磁場(chǎng)屏蔽.如需實(shí)現(xiàn)磁場(chǎng)屏蔽,電纜的屏蔽層應(yīng)采用導(dǎo)磁的金屬絲編織.3.4蜂房板屏蔽當(dāng)設(shè)備的通風(fēng)和屏蔽要求較高時(shí),采用蜂房板屏蔽有較好的效果.蜂房板屏蔽是利用許多并列的六角形金屬管焊在一起構(gòu)成的.其中每一個(gè)金屬管都起波導(dǎo)衰減器的作用,而通風(fēng)的風(fēng)壓降不大.蜂房板的電磁屏蔽效果取決于

10、波導(dǎo)管的衰減特性,即與波導(dǎo)管的幾何尺寸有關(guān).3.5面板孔屏蔽當(dāng)設(shè)備需要安裝表頭、數(shù)據(jù)或圖形顯示器時(shí),應(yīng)對(duì)面板孔加以屏蔽,以保證屏蔽的完整性.面板孔屏蔽的較好方法為在表頭或顯示器的前方設(shè)置屏蔽罩.屏蔽罩通過導(dǎo)電襯墊與金屬面板連接,通過屏蔽罩的進(jìn)出線設(shè)置穿心電容.3.6電連接器屏蔽選擇的屏蔽式電連接器應(yīng)有足夠的插針供電纜內(nèi)各個(gè)屏蔽層在電連接器頭端接,在電連接器座內(nèi)各個(gè)屏蔽層的插針用盡量短的連線接到外殼后再接到殼內(nèi)各個(gè)相應(yīng)屏蔽層上.為保證屏蔽的完整性：要沿著電纜一周,將電纜的外屏蔽層和電連接器整個(gè)地連接,最好是焊接；電連接器座通過導(dǎo)電襯墊與設(shè)備的金屬外殼保持良好的電氣連接；電連接器頭也應(yīng)與電連接器座

11、保持良好的電氣連接.3.7多層屏蔽當(dāng)單層屏蔽的效果達(dá)不到要求時(shí),可以采用多層屏蔽.特別是對(duì)頻帶較寬的屏蔽,分別采用導(dǎo)電率和導(dǎo)磁率高的幾種材料組成多層屏蔽,可以到達(dá)對(duì)高頻電場(chǎng)和低頻磁場(chǎng)均有較好效果的屏敝.五.電磁屏蔽設(shè)計(jì)原那么(1)假設(shè)波源距屏蔽金屬板較近時(shí),不僅要考慮輻射場(chǎng),而且要考慮近區(qū)感應(yīng)場(chǎng),兩者的屏蔽效能是有差異的.(2)屏蔽罩上的孔和縫的存在是降低屏蔽效能的主要原因之一.由于孔、縫耦合可以等效為二次輻射天線,它具有方向性,且使屏蔽不均勻,即可能在某些區(qū)域的屏蔽效能會(huì)很差,因此,必須科學(xué)地設(shè)計(jì)屏蔽罩上的孔或縫.(3)屏蔽罩具有自然諧振頻率,當(dāng)適宜頻率的干擾信號(hào)以較小的能量耦合到屏蔽罩內(nèi)時(shí)

12、會(huì)產(chǎn)生較大的干擾,從而出現(xiàn)負(fù)屏蔽效能,這在設(shè)計(jì)時(shí)必須預(yù)防此類問題.參考文獻(xiàn)1王守三.電磁兼容的實(shí)用技術(shù)、技巧和工藝M.機(jī)械工業(yè)出版社,2007.2:91-1142鄭軍奇.EMC(電磁兼容)設(shè)計(jì)與測(cè)試案例分析M.電子工業(yè)出版社,2006.12:30-323Markl.Montrose,EdwardM.Nakauchi,游佰強(qiáng),周建華電磁兼容的測(cè)試方法與技術(shù)M.機(jī)械工業(yè)出版社,2021.1:167-1824ClaytonR.Paul,聞?dòng)臣t.電磁兼容導(dǎo)論M.機(jī)械工業(yè)出版社,2006.9:465-4765V.PpasadKodali,陳淑鳳,高攸綱,蘇東林,周璧華.工程電磁兼容M.人民郵政出版社,2

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