非完全密封金屬板電磁屏蔽方法分析

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1、上海海事大學(xué)院系文理學(xué)院專業(yè)年級(jí)電磁場(chǎng)2014級(jí)學(xué)生姓名李標(biāo)學(xué)號(hào)201431010019二○一五年一月非完全密封金屬板電磁屏蔽方法分析摘要：本文首先簡(jiǎn)要介紹了日常生活中的電子設(shè)備存在縫隙和孔隙的情況，然后以一一塊開(kāi)縫金屬板為例估算電磁泄漏，計(jì)算了非完全密封金屬板的電磁屏蔽效能S，最后介紹了減小或避免非完全密封金屬板電磁泄漏的有效方法。關(guān)鍵字：縫隙電磁泄漏屏蔽效能金屬板1引言電子設(shè)備工作時(shí)，常常會(huì)受到各種電磁干擾(Electromagneticinterference)，包括自身的干擾和來(lái)自其它設(shè)備

2、的干擾，同時(shí)也會(huì)對(duì)其它設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾。電磁干擾若超過(guò)了設(shè)備的允許值，就會(huì)影響設(shè)備的正常工作。為了保證電子設(shè)備的正常工作，在進(jìn)行電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮電磁屏蔽。屏蔽有兩個(gè)目的，其一是限制內(nèi)部輻射區(qū)域電磁能量的泄漏，其二是防止外部的輻射進(jìn)入自身區(qū)域。若設(shè)備外部箱體設(shè)計(jì)成完全密封的導(dǎo)電殼體，可以較好地實(shí)現(xiàn)上述兩個(gè)屏蔽目的。但實(shí)際上設(shè)備不可能設(shè)計(jì)成完全密封的殼體，必然存在著縫隙和孔隙，如板間接縫、開(kāi)關(guān)孔、線纜孔、散熱孔、儀表以及機(jī)械接頭等很多縫隙和孔隙，這些縫隙和孔隙導(dǎo)致了屏蔽體電流的局部不連續(xù)，

3、是使屏蔽效能降低的主要原因。因此做好機(jī)箱的電磁屏蔽是解決電子設(shè)備電磁兼容問(wèn)題的一個(gè)必不可少的環(huán)節(jié)，本文主要通過(guò)計(jì)算分析如何減小非完全密封金屬板的電磁泄漏問(wèn)題。2非完全密封金屬板的電磁泄漏盡管無(wú)縫金屬板具有很高的電磁屏蔽效能，但實(shí)際的屏蔽機(jī)柜往往由于因某些需要--如板間接縫、開(kāi)關(guān)孔、線纜孔、散熱孔、儀表以及機(jī)械接頭等，使屏蔽機(jī)柜帶有縫隙(孔隙)。從而形成經(jīng)縫隙(孔隙)的電磁泄漏，這樣，非完全密封的電磁泄漏就會(huì)降低總的屏蔽效能。為了滿足電磁兼容性要求，往往采用銅或鋁高導(dǎo)電性材料做成金屬板，將需保護(hù)的范

4、圍完全屏蔽起來(lái)，使內(nèi)外兩個(gè)范圍相互不受影響，這就是屏蔽機(jī)柜。下面為某系統(tǒng)屏蔽機(jī)柜結(jié)構(gòu)示意圖：在電子設(shè)備上容易形成縫隙(孔隙)的部位主要是蓋板和大殼體的接合處以及指示燈、鍵盤及按鈕等部位，如果屏蔽機(jī)柜設(shè)計(jì)不合理，各接觸表面沒(méi)有磨平，這樣就會(huì)存在較多的縫隙(孑L隙)。在電磁試驗(yàn)中用近場(chǎng)探頭檢測(cè)電子設(shè)備蓋板和殼體間及其它存在縫隙(孔隙)等部位，如果發(fā)現(xiàn)泄漏處，采用貼附銅箔帶可大體阻止住縫隙的泄漏，但需要注意的是，一處泄漏修好，原來(lái)未泄漏部分可能又會(huì)出現(xiàn)新的泄漏。因此當(dāng)修好一處泄漏時(shí)，還必須再次用檢漏器檢

5、測(cè)一次。我們用一塊有縫隙的金屬板作為例子來(lái)估算電磁泄漏，如下圖所示：通過(guò)金屬板縫隙泄漏的磁場(chǎng)為：式中H0、Hg一分別為金屬板前、后側(cè)面的磁場(chǎng)強(qiáng)度；t--金屬板的厚度(cm)；g--金屬板縫隙間距(cm)，縫隙長(zhǎng)度則假定為無(wú)限長(zhǎng)。由式可知，縫隙深而窄(即t大而g小)，電磁泄漏就??；在縫隙尺寸一定的情況下，頻率越高，縫隙泄漏的影響就越大。因此，被屏蔽的場(chǎng)頻越高，就越需要注意減小屏蔽體的縫隙。通過(guò)縫隙的衰減量Sg為：由式可知，當(dāng)g=t時(shí),sg=27dB，即當(dāng)屏蔽殼體上的縫隙間距等于屏蔽殼體的厚度時(shí)，通過(guò)

6、縫隙的衰減量約為27dB。3非完全密封金屬板的電磁屏蔽效能計(jì)算電磁場(chǎng)穿越過(guò)金屬板或殼體大體有以下兩個(gè)途徑。即穿越過(guò)屏蔽殼體的傳輸和穿越過(guò)殼體上的孔隙的傳輸。這兩個(gè)傳輸途徑實(shí)際上是互不相關(guān)的，因此在計(jì)算屏蔽效能時(shí)可以分成兩部分進(jìn)行：(1)假定屏蔽殼體是理想密封的金屬板，即在無(wú)縫屏蔽殼體情況下，計(jì)算金屬板的傳輸系數(shù)Tt。通過(guò)計(jì)算，選擇屏蔽殼體的材料及厚度。(2)假定屏蔽殼體是理想的導(dǎo)電金屬板，即在電磁場(chǎng)只能穿越過(guò)屏蔽殼體的孔隙的情況下，計(jì)算孔隙的傳輸系數(shù)Th。通過(guò)計(jì)算，確定屏蔽殼體的結(jié)構(gòu)。設(shè)穿越過(guò)殼體

7、和穿越過(guò)孔隙的電磁矢量在空間同向而且相位相同，因此有孔隙金屬板總的傳輸系數(shù)T為：總的屏蔽效能--衰減量由式可知，對(duì)于有孑L隙的金屬板來(lái)說(shuō)，即使選擇的屏蔽材料有良好的屏蔽性能，如果屏蔽結(jié)構(gòu)處理不當(dāng)，孔隙很大，通過(guò)孔隙的傳輸系數(shù)很大，則總的屏蔽效果仍然是很低的。因而實(shí)際屏蔽效果決定于縫隙和孔隙所引起的泄漏，而不是決定于材料本身的屏蔽性能?？紫兜男孤┡c孔隙的直線尺寸、孑L的數(shù)量以及波長(zhǎng)有密切關(guān)系。隨著頻率增高，孔隙泄漏嚴(yán)重。如高頻下的屏蔽，在孔隙周圍有電流流過(guò)，這時(shí)的屏蔽已起了天線作用，直接降低了屏蔽效

8、果，因此頻率越高越應(yīng)引起注意。在相同的孔隙面積情況下，縫隙比孔隙的泄漏嚴(yán)重。當(dāng)縫隙長(zhǎng)度接近工作波長(zhǎng)時(shí)，就成為電磁波輻射器，這時(shí)屏蔽效果將大大降低。因此屏蔽機(jī)柜應(yīng)盡可能不開(kāi)或少開(kāi)孔隙。如果萬(wàn)不得已一定要設(shè)孔隙時(shí)，則對(duì)于圓孔或矩形孔，要求其直線尺寸(圓孔直徑或矩形孔對(duì)角線)小于λ/5，其中λ入為最小工作波長(zhǎng)；對(duì)于縫隙，要求其直線尺寸(縫隙長(zhǎng)度)小于λ/10。帶孔的金屬板、罩、及金屬網(wǎng)對(duì)超高頻以上的頻率基本上已沒(méi)有屏蔽效能。所以超高頻以上頻率需采用截止波導(dǎo)管(似高通濾波器)來(lái)屏蔽。4減小