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电磁屏蔽技术的原理解析

1、樊篱效能的观点

樊篱是使用樊篱体来阻挡或减小电磁能传输的一种技巧,是抑制电磁滋扰的紧张手段之一。樊篱有两个目的:一是限定内部辐射的电磁能量透露出该内部区域,二是防止外来的辐射滋扰进入某一区域。

电磁场经由过程金属隔离材料时,电磁场的强度将显着低落,这种征象便是金属材料的樊篱感化。我们可以用同一位置无樊篱体时电磁场的强度与加樊篱体之后电磁场的强度之最近表征金属材料的樊篱感化,定义樊篱效能(Shielding Effectiveness,简称SE):

2、樊篱体上孔缝的影响

实际上,樊篱体上面弗成避免地存在各类裂缝、开孔以及收支电缆等各类缺陷,这些缺陷将对樊篱体的樊篱效能有急剧的劣化感化。上节中阐发的抱负樊篱体在30MHz以上的樊篱效能已经足够高,远远跨越工程实际的必要。真正抉择实际樊篱体的樊篱效能的身分是各类电气不继续缺陷,包括:裂缝、开孔和电缆穿透等。

3、孔缝樊篱的总体设计思惟

根据小孔耦合理论,抉择孔缝透露量的身分主要有两个:孔缝面积和孔缝最大年夜线度尺寸。假如两者皆大年夜,透露则最为严重;面积小而最大年夜线度尺寸大年夜则电磁透露仍旧较大年夜。孔缝主要分为四类:

(1)机箱(机柜)接缝

这类缝虽然面积不大年夜,但其最大年夜线度尺寸即缝长却异常大年夜,因为维修、开启等限定,致使该类缝成为电子设备中樊篱难度最大年夜的一类孔缝,采纳导电衬垫等特殊樊篱材料可以有效地抑制电磁透露。该类孔缝樊篱设计的关键在于合理地选择导电衬垫材料,并进行适当的变形节制。

(2)透风孔

这类孔面积和最大年夜线度尺寸较大年夜,透风孔设计的关键在于透风部件的选择与装置布局的设计。在满意透风机能的前提下,应尽可能选用屏效较高的樊篱透风部件。

(3)察看孔与显示孔

这类型孔面积和最大年夜线度尺寸较大年夜,其设计的关键在于樊篱透光材料的选择与装置布局的设计。

(4)连接器与机箱接缝

这类缝的面积与最大年夜线度尺寸均不大年夜,但因为在高频时导致连接器与机箱的打仗阻抗急剧增大年夜,从而使得樊篱电缆的共模传导发射变大年夜,每每导致全部设备的辐射发射呈现超标,为此应采纳导电橡胶等连接器导电衬垫。

因为辐射源分为近区的电场源、磁场源和远区的平面波,是以樊篱体的樊篱机能依据辐射源的不合,在材料选择、布局外形和对孔缝透露节制等方面都有所不合。在设计中要达到所需的樊篱机能,则需首先确定辐射源,明确频率范围,再根据各个频段的范例透露布局,确定节制要素,进而选择恰当的樊篱材料,设计樊篱壳体。

综上所述,孔缝抑制的设计要点归纳为:

(1)合理选择樊篱材料;

(2)合理设计安装互连布局。

4、孔洞透露的评估

机箱上弗成避免地会有各类孔洞,这些孔洞终极抉择了樊篱体的樊篱效能(假设没有电缆穿过机箱)。一样平常可以觉得,樊篱机箱在低频时的樊篱效能主要取决于制造樊篱体的材料。在高频时的樊篱效能主要取决于机箱上的孔洞和裂缝。当电磁波入射到一个孔洞时,孔洞的感化是相称于一个偶极天线;当裂缝的长度达到1/2时,其辐射效率最高(与裂缝的宽度无关)。也便是说,它可以把入射到裂缝的整个能量辐射出去,如下图所示。

在远场区,假如孔洞的最大年夜尺寸L小于λ/2,一个厚度为0的材料上的裂缝的樊篱效能为:

假如L大年夜于λ/2,则SE=0(dB)。

SE:樊篱效能(dB)

L:孔洞的长度(mm)

H:孔洞的宽度(mm)

f:入射电磁波的频率(MHz)

这个公式谋略的是最坏环境下(造成最大年夜透露的极化偏向)的樊篱效能,实际环境下樊篱效能可能会更高一些。

在近场区,孔洞的透露还与辐射源是磁场源有关。当辐射源是电场源时,孔洞的透露比远场小(樊篱效能高);而当辐射源是磁场源时,孔洞的透露比远场大年夜(樊篱效能低)。对付不合电路阻抗Zc的辐射源,谋略公式如下:

若ZC>(7.9/Df):(电场源)

若ZC《(7.9/Df):(电场源)

SE:樊篱效能(dB)

L:孔洞的长度(mm)

H:孔洞的宽度(mm)

f:入射电磁波的频率(MHz)

这个公式谋略的是最坏环境下(造成最大年夜透露的极化偏向)的樊篱效能,实际环境下樊篱效能可能会更高一些。

必要留意的问题是,对付磁场辐射源,孔洞在近场区的樊篱效能与电磁波的频率没有关系,也便是说,很小的孔洞也可能导致较大年夜的透露。这时影响樊篱效能的一个更紧张参数是孔洞到辐射源的间隔。孔洞间隔辐射源越近,透露越大年夜。这个特征每每导致樊篱体发生意外的透露。由于在樊篱体上开孔的此中一个目的是透风散热,这意味着孔洞设计都接近发烧源相近,而发烧源每每是大年夜电流的载体,在其周围有较强的磁场。结果,无意识地将孔敞开在强磁场辐射源的相近。是以,在设计中,要留意孔洞和裂缝要阔别电流载体,例如线路板、电缆和变压器等。

以下是两点设计孔洞的要留意的点:

当N个尺寸相同的孔洞排列在一路,并且相距较近(间隔小于λ/2)时,孔洞阵列的樊篱效能会下降,下降数值为10lgN。

由于孔洞的辐射有偏向性,是以在不合面上的孔洞不会显着增添透露,使用这个特征可以在设计时将孔洞放在樊篱机箱的不合面,避免某一个面的辐射过强。

责任编辑;zl

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