电磁屏蔽

2、什么是屏蔽为什么要屏蔽怎样实现屏蔽电磁屏蔽1、电磁屏蔽是解决电磁兼容问题的重要手段之一3、生活中常见的例子4、本次讲述的缺陷目录概述电屏蔽磁屏蔽电磁屏蔽屏蔽设计要点结束语•限制内部能量泄漏出内部区域（主动屏蔽）概述1.屏蔽的含义：电子设备2.目的：•防止外来的干扰能量进入某一区域（被动屏蔽）屏蔽是用导电或导磁材料将需要防护区域封闭起来，以抑制和控制电场、磁场和电磁波由一个区域对另一个区域的感应和辐射，将电磁干扰能量限制在一定范围内。3.原理（1）设金属平板左右两侧均为空气，因而在左右两个界面上出现波阻抗突变，入射电磁波在界面上就产生反射和透射。电磁能（波）的反射，是屏蔽体对电磁波衰减的第一种机理，称为反射损耗，用R表示。（2）透射入金属板内继续传播，其场量振幅要按指数规律衰减。场量的衰减反映了金属板对透射入的电磁能量的吸收，电磁波衰减的第二种机理．称为吸收损耗，用A表示（3）在金属板内尚未衰减掉的剩余能量达到金属右边界面上时，又要发生反射，并在金属板的两个界面之间来回多次反射。只有剩余的一小部分电磁能量透过屏蔽的空间。电磁波衰减的第三种机理，称为多次反射修正因子，用B表示。＝R＋A＋B入射SE＝R1＋R2＋A＋BB透射反射AR1R2R－反射损耗A－吸收损耗B－多次反射修正因子实心材料屏蔽效能场强距离吸收损耗AR1R2泄漏实心材料对电磁波的反射和吸收损耗使电磁能量被大大衰减，将电场和磁场同时屏蔽，即电磁屏蔽。4.屏蔽的分类（按工作原理）•电场屏蔽：静电屏蔽、低频交变电场屏蔽（利用良好接地的金属导体制作）•磁场屏蔽：静磁屏蔽、低频交变磁场屏蔽（利用高导磁率材料构成低磁阻通路）•电磁屏蔽：用于高频电磁场的屏蔽（利用反射和衰减来隔离电磁场的耦合）01(dB)20logESEE01(dB)20logHSEH5.屏蔽效能(SE)屏蔽效能：屏蔽体的性质的定量评价。定义：电屏蔽效能磁屏蔽效能E0、H0——未加屏蔽时空间中某点的电（磁）场；E1、H1——加屏蔽后空间中该点的电（磁）场；机箱类型屏蔽效能SE（dB）民用产品40以下军用设备60TEMPEST设备80屏蔽室、屏蔽舱100以上屏蔽效能的要求•分类：静电屏蔽、低频交变电场屏蔽电场屏蔽1.静电屏蔽•电场屏蔽的作用：防止两个设备（元件、部件）间的电容性耦合干扰•原理：静电平衡•要求：完整的屏蔽导体和良好接地2.低频交变电场屏蔽目的：抑制低频电容性耦合干扰00001/SRSSNSRRRSRCUUUCCCC（1）未加屏蔽未加屏蔽的耦合SR～CSR0CRUSUN0分析方法：应用电路理论分析21221/PPNRRCUUUCCCC（2）加屏蔽（忽略CSR1的影响）11322/()SpRRCUUCCCCCC加屏蔽的耦合SR～CSR1CRUSUN1C1C2C3Up111212SRSSRSNRSRRCUCUUCCCCC（3）屏蔽体接地时，考虑CSR1的影响•屏蔽效能:01(dB)20lgNNUSEU～CSR1CRUSUN1C2等效电路磁场屏蔽1．原理•高频磁场屏蔽高频磁场金属板涡流反磁场•低频磁场屏蔽（f100kHz）利用高导磁率的铁磁材料（如铁、硅钢片、坡莫合金），对干扰磁场进行分路。利用低电阻的良导体中形成的涡电流产生反向磁通抑制入射磁场。讨论:（1）屏蔽体不接地，若31CC、221/()RRCCCCCpSUU212211/SNSRRCUUUCCCC21221/PPNRRCUUUCCCC11322/()SpRRCUUCCCCCC3C（2）屏蔽体接地10NU屏蔽体接地SR～CSR1CRUSUN1C1C2mmUlRS2．屏蔽效能计算•解析方法：圆柱腔、球壳的屏蔽效能计算•近似方法：应用磁路的方法。如：长为l、横截面为S的一段屏蔽材料，则其磁阻为磁阻：mUH磁压降：mUHlBSHS磁通：时变电磁场中，电场和磁场总是同时存在的，通常所说的屏蔽，多指电磁屏蔽。电磁屏蔽是指同时抑制或削弱电场和磁场。随着频率增高，电磁辐射能力增加，产生辐射电磁场，并趋向于远场骚扰。远场骚扰中的电场骚扰和磁场骚扰都不可忽略，因此需要将电场和磁场同时屏蔽，即电磁屏蔽。电磁屏蔽1.原理与分析方法原理：①表面反射（R—反射损耗）②屏蔽材料吸收衰减（A—吸收损耗）③多次反射（B—多次反射修正）分析方法：①电磁感应原理.计算屏蔽体上的涡流的屏蔽效应来计算屏蔽效能②平面波的反射与折射来计算反射与衰减③等效传输线理论计算反射与衰减t低频磁场屏蔽低频：100kHz以下屏蔽原理：利用高磁导率的铁磁材料对骚扰磁场进行分路，把磁力线集中在其内部通过。,mmmURRlsH1R0RmH0H1磁路方程H2(主动屏蔽)(被动屏蔽)结论：磁导率越高、截面积越大，则磁路的磁阻越小，集中在磁路中的磁通就越大，在空气中的漏磁通就大大减少。用铁磁材料作的屏蔽罩，在垂直磁力线方向不应开口或有缝隙。因为若缝隙垂直于磁力线，则会切断磁力线，使磁阻增大，屏蔽效果变差。(主动屏蔽)(被动屏蔽)高频磁场屏蔽法拉第电磁感应定律，楞次定律，高频磁场的屏蔽采用的是低电阻率的良导体（铜、铝）屏蔽原理:利用电磁感应现象在屏蔽体表面所产生的涡流的反磁场来达到屏蔽的目的，即利用了涡流反向磁场对于原骚扰磁场的排斥作用，抑制或抵消屏蔽体外的磁场。H＝0屏蔽是利用感应涡流的反磁场排斥原骚扰磁场而达到屏蔽的目的，涡流的大小直接影响屏蔽效果。屏蔽体电阻越小产生的感应涡流越大而且屏蔽体自身的损耗也越小。所以高频磁屏蔽材料需用良导体。注：因为高频时铁磁材料的磁性损耗(包括磁滞损耗和涡流损耗)很大，导磁率明显下降。铁磁材料的屏蔽不适用于高频磁场屏蔽。•屏蔽体的材料以良导体为好，对厚度无什么要求•屏蔽体的形状对屏蔽效能有明显的影响电场屏蔽的设计要点•屏蔽体要靠近受保护的设备•屏蔽体要有良好的接地•屏蔽体应选用高导磁率的材料，但应防止磁饱和•被屏蔽物体不要紧贴在屏蔽体上磁场屏蔽的设计要点•注意屏蔽体的结构设计，缝隙或长条通风孔循着磁场方向分布•对于强磁场的屏蔽可采用多层屏蔽，防止发生磁饱和•尽量缩短磁路长度，增加屏蔽体的截面积（厚度）•对于多层屏蔽，应注意磁路上的彼此绝缘1.确定屏蔽效能2.材料的选择根据电磁特性：近场电屏蔽——高导电率金属，接地；近场低频磁场屏蔽——高导磁率材料，不接地；近场高频磁场屏蔽——高导电率金属，可不接地；远场电磁屏蔽——高导电率金属，良好接地可根据电磁兼容标准要求来确定电磁屏蔽的设计要点结束语电屏蔽磁屏蔽电磁屏蔽实质是减小两个设备（或两个电路、组件、元件）间电场感应的影响。电屏蔽的原理是在保证良好接地的条件下，将干扰源所产生的干扰终止于由良导体制成的屏蔽体由屏蔽体对干扰磁场提供低磁阻的磁通路，从而对干扰磁场进行分流，因而选择钢、铁、坡莫合金等高磁导率的材料和设计盒、壳等封闭壳体成为磁屏蔽的两个关键因素。由金属屏蔽体通过对电磁波的反射和吸收来屏蔽辐射干扰源的远区场，即同时屏蔽场源所产生的电场和磁场分量。THANKS