電磁屏蔽技術(shù).doc

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1、電磁干擾及其屏蔽1、屏蔽的基本概念屏蔽就是用導(dǎo)電或?qū)Т挪牧现瞥傻暮小?、板、柵等結(jié)構(gòu)形式,將電磁千擾場限制在一定的空間范圍內(nèi),使干擾場經(jīng)過屏蔽體時受到很大衰減,從而抑制電磁干擾源對相關(guān)設(shè)備或空間的干擾。屏蔽是抑制電磁干擾源的有力措施之一。從屏蔽的側(cè)重范圍可大體分為電屏蔽、磁屏蔽和電磁場屏蔽三種：（1）電屏蔽,即對靜電或電場的屏蔽,防止或抑制寄生電容禍合,隔離靜電或電場干擾。（2）磁屏蔽,即磁場屏蔽。用于防止磁感應(yīng),抑制寄生電感藕合,隔離磁場干擾。（3）電磁場屏蔽,用于防止和抑制高頻電磁場電磁波的屏蔽。（4）屏蔽效能,即屏蔽前后空間某點的電磁場強度之比,常用分貝數(shù)表示。2

2、、電場屏蔽2.1靜電屏蔽靜電干擾分為靜電場感應(yīng)作用和靜磁場藕合作用。當(dāng)某電子元器件或電路上具有電荷時,在其空間就會產(chǎn)生電場當(dāng)這些電荷流動時,在其周圍空間還同時產(chǎn)生磁場。這種電場和磁場作用到其周圍鄰近的電路或元件時就將產(chǎn)生感應(yīng)電流和電壓,這些感應(yīng)電流和電壓又反過來影響原來電路或元件中的電流或電壓。在用電設(shè)備中通過電場和磁場產(chǎn)生的寄生感應(yīng)干擾,統(tǒng)稱為靜電干擾。靜電干擾可通過靜電屏蔽來抑制。設(shè)導(dǎo)體A帶有正電荷,則其鄰近導(dǎo)體B將由于靜電感應(yīng)而帶負(fù)電荷,如圖1（a）。如圖1（b）,如果將導(dǎo)體A屏蔽,屏蔽體外側(cè)將感應(yīng)出與A等量的正電荷,導(dǎo)體A不直接影響導(dǎo)體B,但導(dǎo)體B同樣因屏蔽體的

3、電場感應(yīng)而帶負(fù)電,導(dǎo)體B如何才能避免導(dǎo)體A的靜電干擾呢?如圖(C),將屏蔽體接地,消除屏蔽體的外電場,導(dǎo)體B才能免受導(dǎo)體A的靜電干擾?？梢?將屏蔽體良好接地是防止靜電干擾的關(guān)鍵,接地電阻愈低愈好。2.2近場電屏蔽近場電屏蔽的一種方法就是在感應(yīng)源與受感器之間加一接地良好的金屬板,把感應(yīng)源的寄生電容短接到地,通過抑制寄生電容禍合,達(dá)到電場屏蔽的目的。1、磁場屏蔽磁場屏蔽可分低頻磁場屏蔽和高頻磁場屏蔽兩類。任何載流導(dǎo)體或線圈周圍都會產(chǎn)生磁場,磁場隨導(dǎo)體電流的變化而變化,這種變化的磁場常對周圍的電子線路或敏感器件造成干擾。電子線路中常存在有環(huán)形布線（如線圈、信號環(huán)路等）,強信號

4、環(huán)路易形成磁場發(fā)射,弱信號環(huán)路則更易受周圍交變磁場的干擾。3.1低頻磁場的屏蔽原理對于低頻磁場（含恒定磁場）,其屏蔽體的屏蔽效能遠(yuǎn)不如電屏蔽和電磁屏蔽。當(dāng)磁場頻率低于時,屏蔽措施主要有賴于高磁導(dǎo)率材料所起到的磁分路作用,利用鐵氧體材料如鐵、硅鋼片、坡莫合金等的高磁導(dǎo)率特性對千擾磁場進(jìn)行磁場分路,渦流在其中所起到的屏蔽作用很小。電場有電力線,磁場有磁力線,磁力線通過的路徑稱為磁路。磁路與電路有類似的特征。磁路具有磁阻,磁阻與磁路的長短、磁路的截面積及相對磁導(dǎo)系數(shù)（相對磁導(dǎo)率金屬的磁導(dǎo)率與空氣的磁導(dǎo)率之比）有關(guān)。磁導(dǎo)率越大,磁阻就越小,磁通主要選擇通過高磁導(dǎo)率材料。如果磁場

5、中存在高磁導(dǎo)率的磁場通路,則磁通相對通過周圍空氣的部分就大為減小,使得周圍空間的磁場干擾也同時大為減少,客觀上起到了磁場屏蔽作用。如圖5所示,屏蔽體c由高磁導(dǎo)材料構(gòu)成,屏蔽了A的磁場對B的干擾。3.2高頻磁場的屏蔽高頻磁場的屏蔽原理是屏蔽體利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象所產(chǎn)生的渦流反磁場對原干擾磁場的排斥作用來達(dá)到屏蔽目的的。屏蔽體材料采用的是低電阻率的良好導(dǎo)體,如銅、銅鍍銀等。由法拉第電磁感應(yīng)定律,閉合回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢等于穿過該回路的磁通量的變化率。感應(yīng)電勢伴生感應(yīng)電流,感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁通要阻礙原來磁通的變化,與原來的磁通方向相反,即反磁場。如圖,如果選擇產(chǎn)生感生電勢的載體為良

6、導(dǎo)體的金屬板,則感應(yīng)電流阻抗近乎于短路而產(chǎn)生渦流,此渦流產(chǎn)生的反磁場將抵消穿過此金屬板的原磁場。反磁場的作用增強了金屬板四周的磁場,看起來就像原磁場從金屬板四周繞行而過。如圖,使金屬板右側(cè)的空間得到屏蔽。高頻磁場的屏蔽材料需要用良導(dǎo)體,以減小渦流阻抗,減小發(fā)熱和損耗。同時,要盡量避免在垂直于渦流的方向上有縫隙,以免阻礙渦流電流的流動,影響屏蔽效能。由于高頻電流的集膚效應(yīng),高頻屏蔽盒無需太厚。此外,屏蔽體是否接地不影響屏蔽效果,但由于電場屏蔽必須接地,故若將屏蔽體接地,就同時具有了電場屏蔽和高頻磁場屏蔽的雙重作用。1、電磁干擾的種類電磁干擾，有傳導(dǎo)干擾和輻射干擾兩種。傳導(dǎo)

7、干擾是指通過導(dǎo)電介質(zhì)把一個電網(wǎng)絡(luò)上的信號耦合（干擾）到另一個電網(wǎng)絡(luò)。輻射干擾是指干擾源通過空間把其信號耦合（干擾）到另一個電網(wǎng)絡(luò)。在高速PCB及系統(tǒng)設(shè)計中，高頻信號線、集成電路的引腳、各類接插件等都可能成為具有天線特性的輻射干擾源，能發(fā)射電磁波并影響其他系統(tǒng)或本系統(tǒng)內(nèi)其他子系統(tǒng)的正常工作。2、電磁干擾的產(chǎn)生各種無線電通信、廣播、電視節(jié)目的傳送等，都是利用電磁波的傳播而工作的。有時收音機中收到的電臺附近有頻率相近的干擾信號，則收到的廣播中將同時伴有討厭的干擾聲；電視信號如果收到頻率相近的電磁波干擾或汽車打火、電吹風(fēng)啟動等都將會使圖像跳動，畫