电磁兼容性屏蔽设计.doc

滨江学院
电磁兼容导论课程论文

题目电磁兼容性屏蔽设计

姓名史淑娟
学号 20082325009
专业电子信息工程2班
二O一O年十二月二十八日
摘要:简单介绍了广义的电磁屏蔽设计基本思路和实现方法。
关键词:电磁屏蔽设计 ;屏蔽效能;电磁屏蔽材料;电磁屏蔽方法。
引言: 随着电子技术的发展,电磁干扰越来越严重,电磁屏蔽已经成为解决电磁兼容问题最重要的手段。本文首先简述了电磁屏蔽的基本原理,然后着重论述屏蔽材料的研究进展以及电磁屏蔽设计中的新工艺、新结构,最后从缝隙、孔洞、电缆以及搭接4个方面详细论述电磁屏蔽的各种措施。
电磁屏蔽设计的基本原理
当电磁场在穿越一种介质时,在介质表面处一部分能量会被反射,另一些能量会消耗在介质内部,所以实际透过的电磁能量会有相当程度的衰减,因此介质层便形成了对电磁场的屏蔽。屏蔽效果的好坏可以用屏蔽效能SE来度量,根据实际需要,大多数电子产品的屏蔽材料处在30~1000MHz的频率范围内,其SE值至少要达到35dB 以上,才可以认为是有效屏蔽。工程应用中的屏蔽效能的表达式为:
SE =A +R +B ( dB)
要根据屏蔽材料的电导率、磁导率、厚度、温度适应能力、成本、厚度和频率关系等因素来选取。屏蔽体的电磁屏蔽效能一般可有以下几种表示方法。
A. 屏蔽系数Z是指被干扰的导体(或者电路)在加屏蔽后感应电压V1 和未加屏蔽感应的电压V0之比,即 Z= V 1 / V0  ; (Z越小,屏蔽效果就越好)
B. 传输系统T系指加屏蔽后某一测点的场强(E1,H1)与同一测点未加屏蔽时的场强(E0,H0)之比,即
电场  T= E1(有屏蔽)/ E0(无屏蔽);            
电场  T= H1(有屏蔽)/ H0(无屏蔽);          
C. 屏蔽效能SE(Shielding Effectiveness)--也称屏蔽损耗、屏蔽衰减、屏蔽效果、屏效等是指未加屏蔽时某一测点的场强(E0、H0 )与加屏蔽后同一测点的场强(E1、H1)之比,并以dB为单位。屏蔽体经常用于遮挡骚扰源与敏感设备之间的场强耦合。设屏蔽区内某一点在屏蔽前(无屏蔽)、后(有屏蔽)的场强值分别为E0和E1,则屏蔽体的屏蔽效能是
SE=20lg(E0/E1)( dB) ;                   
屏蔽效能的理论值由R、A、B三项因素决定,即
SEdB =R dB +A dB +B dB  ;                       
式中:SE:A:吸收损耗(dB) R:反射损耗(dB) B:校正因子(dB)(适用于薄屏蔽罩内存在多个反射的情况) 一个简单的屏蔽罩会使所产生的电磁场强度降至最初的十分之一,即SE等于20dB;而有些场合可能会要求将场强降至为最初的十万分之一,即SE要等于100dB。
D.  吸收损耗A 是指电磁波穿过屏蔽罩时能量损耗的数量,吸收损耗计算式为 
AdB=(f×σ×μ)1/2×t  ;              
其中 f:频率(MHz); μ:铜的导磁率; σ:铜的导电率; t:屏蔽罩厚度。
多孔薄型屏蔽层:多孔的例子很多,比如薄金属片上的通风孔等等,当各孔间距较近时设计上必须要仔细考虑。下面是该情况下的屏蔽式 
SE=[20lg (fc/o/σ)]-10lg n  ;             
其中 fc/o:截止频率; n:孔洞数目。(注意此公式仅适用于孔间距小于孔直径的情况,也可用于计算金属编织网的相关屏蔽效率。愈高频之电磁波其波长愈短,这表示随着电磁波频率的增加,其所能穿过之缝隙愈小。
)

在对电子设备进行电磁屏蔽设计时,需要注意以下基本原则:
(1) 选择合适的屏蔽效能指标。电磁屏蔽设计之前总体指标的分配至关重要,有30 dB 与70dB准则之说:一般而言,在同一环境中的一对设备,骚扰电平与敏感度门限电平之差小30dB时,设计阶段可不必专门进行屏蔽设计;若两者之差超过70 dB,单靠屏蔽很难保证两者兼容,即使达到指标,设备成本将急剧增加,较为可行的办法是总体指标或方案做出适当调整,30~60 dB 是屏蔽设计的常用期望值。
(2) 屏蔽体的结构必须简洁,尽可能减少不必要的孔洞,尽可能不要增加额外的缝隙;避免开细长孔,通风孔尽可能采用圆形孔并阵列排放。屏蔽和散热有矛盾时尽可能开小孔,多开孔,避免开大孔。
(3) 不能有直接穿过屏蔽体的导体。要重视电缆的处理措施,电缆的处理往往比屏蔽本身重要。一旦有一电缆从屏蔽体中穿出,将对屏蔽体的屏蔽效能产生显著的恶化作用。
(4) 屏蔽体的电连续性是影响屏蔽效能最主要的因素