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第六章屏蔽第一节近场与远场第二节波阻抗第三节屏蔽效能第四节吸收损耗和反射损耗第五节屏蔽工艺在空间中的两个区域之间插入一块金属隔板,这方法通常用于控制电场和磁场从一个区域向另一个区域的传播。前言噪声源无外部场屏蔽体将噪声源包围起来,可以将电磁场限制在屏蔽体形成的腔体内部。这种方法可以为所有的屏蔽体外的敏感型设备提供电磁保护。从系统总体角度来看,屏蔽噪声源的效果要好于屏蔽被干扰源的效果。实际中有些源,本身就是辐射型的(电台、雷达等)。这时需要对被干扰对象进行单独屏蔽。噪声源无内部场屏蔽体无论一个屏蔽体的设计有多好,如果有电磁能量通过潜在的路径穿透或离开屏蔽体,屏蔽体就没有任何实用价值。电缆能够在屏蔽体的一侧拾取噪声,将噪声传入屏蔽体内,并产生二次辐射。为了保证屏蔽体的完整性,所有进入屏蔽体的电缆都必须进行滤波处理。此外,穿过屏蔽体的电缆的屏蔽层必须360°连接到屏蔽体上,以避免端接效应耦合噪声。第一节近场和远场场的特性取决于源、源周围的介质和源到观察点的距离等因素。距离源比较近的点,场的特性由源的特性决定;在距离源比较远的点,场的特性由场传输过程中经过的介质决定。辐射场空间可以划分为2个区域:到源距离小于λ/2π的区域称为近场或感应场;到源距离大于λ/2π的区域称为远场或辐射场。在λ/2π的区域范围内则存在一个过渡区域。近场感应场远场辐射场源到源的距离λ/2π电场E和磁场H的比值我们称为波阻抗。在近场条件下,E/H的大小由源的特性和场到源中的观察点决定;远场条件下,波阻抗E/H的大小等于介质的特性阻抗(空气中波阻抗等于377Ω)在近场区域,由于电场和磁强的强度比不是一个常数,所以电场和磁场应当分别进行考虑;如果源具有大电流、低电压特性,近场主要是磁场;如果源具有高电压、小电流特性,近场主要是电场。在远场区域,电场和磁场合成平面波,波阻抗大小为377Ω。(E∝1/r3,H∝1/r2)(H∝1/r3,E∝/1r2)377Ω平面波E,H∝1/r从源到λ/2π确定波阻抗需要使用的介质物理常数:第二节波阻抗自由空间磁导率μ:4π×10-7H/m自由空间介电常数ε:×10-12H/m介质电导率(铜)σ:×10-12H/m波阻抗定义:HEZW?介质的特征阻抗:?????jjZ0??如果是远场平面波,介质的特征阻抗Z0等于波阻抗ZW。对于绝缘体(σ<<jωε),特征阻抗和频率无关。???0Z在自由空间中,Z0=377Ω。对于导体(σ>>jωε),介质的特征阻抗也成为屏蔽阻抗。)(j12jZ0?????????????SZ所有导体的特征阻抗都可以表示为:f10683Zrr7S?????.铜导体:f10683Z7S???.铝导体:f10714Z7S???.钢导体:f10683Z5S???.一般采用两种方法来确定屏蔽效能:一种是应用电路理论;另一种是应用场的理论。根据电路理论,噪声场会在屏蔽体上产生感应电流,反过来这个电流会产生另外一个与原来场方向相反的场与原来的场相互抵消。第三节屏蔽效能反方向场入射场导体中感应电流实际中更多采用场理论的方法,来分析屏蔽效能。我们可以使用屏蔽体使电场强度或磁场强度削弱的程度来表示屏蔽效能。采用电场定义的屏蔽效能为:dBEE20S10lg?采用磁场定义的屏蔽效能为:dBHH20S10lg?式中:E0(H0)为入射电磁波场强;E1(H1)是穿过屏蔽体的场强。在进行屏蔽设计时,有两个问题需要重点考虑:1、屏蔽材料本身的屏蔽效能;2、屏蔽体上有开孔或其他不连续性时的屏蔽效能。一个完整的,没有缝隙或开孔的屏蔽体的屏蔽效能是唯一确定的,而实际上往往是开孔的屏蔽效能决定了一个屏蔽的总体屏蔽效能,而不是屏蔽材料的本征屏蔽效能。屏蔽效能的大小随着频率、屏蔽体的几何结构、被测场在屏蔽体中的位置、被衰减场的类型、电磁波的入射方向和电磁波的极化方向等因素的变化而变化。电磁波入射到金属表面是会产生两种类型的损耗:金属表面能够反射部分电磁波,这种损耗称为反射损耗;进入金属的电磁波在穿过介质时会被衰减,这种损耗通常称为吸收损耗。无论是近场、远场还是电场或磁场,都会产生吸收损耗。而反射损耗则取决于波阻抗的类型。任何一种导体材料的总屏蔽效能等于:吸收损耗(A)加上反射损耗(R)以及薄屏蔽体中多次反射的校正因数(B)。dBBRAS???如果吸收损耗大于9dB,那么多次反射因数B可以忽略不计。从实际工程实践结果来看,对于电场和平面波,校正因数B也可以忽略不计。