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1、電磁干擾抑制屏蔽技術(shù),概述,電屏蔽,磁屏蔽,電磁屏蔽,孔徑對屏蔽效能的影響,屏蔽設(shè)計要點(diǎn),電磁密封處理,限制內(nèi)部區(qū)域的內(nèi)部能量泄漏(主動屏蔽),概述,屏蔽含義,3。原理:電子設(shè)備,由導(dǎo)電或磁性材料制成的屏蔽體將電磁干擾能量限制在一定范圍內(nèi)。目的:防止外界干擾能量進(jìn)入某一區(qū)域(被動屏蔽),二次場理論(在一次場作用下,極化和磁化形成二次場);反射衰減理論,4。屏蔽分類(根據(jù)工作原理)、電場屏蔽:靜電屏蔽、低頻交變電場屏蔽(由接地良好的金屬導(dǎo)體制成)、磁場屏蔽:靜磁屏蔽、低頻交變磁場屏蔽(利用高磁導(dǎo)率材料形成低磁阻路徑)、電磁屏蔽:用于屏蔽高頻電磁場(利用反射和衰減來分離電磁場耦合)、屏蔽效率(SE
2、)、定義:當(dāng)E0和H0不被屏蔽時空間中一點(diǎn)的電(磁)場;E1,H1加上屏蔽空間中這一點(diǎn)的電(磁)場;衰減與屏蔽效能的關(guān)系,屏蔽效能的要求,分類:靜電屏蔽,低頻交變電場屏蔽,電場屏蔽,靜電屏蔽,電場屏蔽的作用:防止兩個器件(元器件)之間的容性耦合干擾,原理:靜電平衡,要求:屏蔽導(dǎo)體完整,接地良好,2。低頻交變電場屏蔽,目的:抑制低頻容性耦合干擾,(1)加屏蔽(忽略CSR1的影響),分析方法:應(yīng)用電路理論分析,討論:(1)屏蔽不接地,如果,(2)屏蔽接地,(3)屏蔽接地,CSR1的影響,屏蔽效率是3360,屏蔽材料是良導(dǎo)體,對屏蔽厚度沒有要求,屏蔽應(yīng)靠近被保護(hù)設(shè)備,具有良好的接地,磁場屏蔽,1原理
3、,高頻磁場屏蔽和低頻磁場屏蔽應(yīng)使用高磁導(dǎo)率的鐵磁材料(如鐵、硅鋼片和坡莫合金)來分流干擾磁場。在具有低電阻的良導(dǎo)體中形成的渦流用于產(chǎn)生反向磁通量以抑制入射磁場。2屏蔽效能的計算,分析方法:圓柱腔和球殼屏蔽效能的計算,近似方法:磁路的應(yīng)用。例如,一段長度為L、截面為S的屏蔽材料,其磁阻為磁阻的方程式:磁壓降:磁通量:(1)圓柱形腔體的磁屏蔽效能,方法:磁標(biāo)記,內(nèi)半徑為A,外半徑為B,磁導(dǎo)率為0,外部均勻磁場,邊界條件:球形腔體的屏蔽效能,非球形腔體的屏蔽效能,等效半徑:例:長方體屏蔽盒尺寸:壁厚。當(dāng)鋼板和坡莫合金用作屏蔽材料時,試著計算SE。,解決方案:鋼:合金:(2)用磁路法計算屏蔽效能,矩形
4、截面屏蔽:厚度,流經(jīng)屏蔽的磁通量:流經(jīng)空腔的磁通量:總磁通量:然后是外部磁場;在防護(hù)罩內(nèi);在空腔中,磁通量為,磁路計算為:從P1到Q1:的磁阻為,磁壓降從Q1到Q2:因此,對于磁路C1,有:所以,如果,討論:應(yīng)該選擇具有高磁導(dǎo)率的屏蔽。狹槽或長通風(fēng)口沿磁場方向分布。多層屏蔽可用于屏蔽強(qiáng)磁場,防止磁飽和,盡可能縮短磁路長度,增加屏蔽體的截面積(厚度)。對于多層屏蔽,應(yīng)注意磁路上的相互絕緣和電磁屏蔽。1.原理及分析方法,原理:表面反射(R反射損耗),屏蔽材料的吸收衰減(A吸收損耗),多重反射(B)。分析方法:電磁感應(yīng)原理,通過計算屏蔽體上的渦流屏蔽效應(yīng)計算屏蔽效能,平面波反射和折射的反射和衰減,等
5、效傳輸線理論的反射和衰減,2。單層屏蔽的屏蔽效能,垂直入射到無限大導(dǎo)體板上的均勻平面波(厚度t),介質(zhì)的固有阻抗,傳播常數(shù),屏蔽效能,良導(dǎo)體,良導(dǎo)體。A .遠(yuǎn)場:b .近場(主要是電場):c .近場(主要是磁場):反射系數(shù):透射系數(shù):一次透射:x=0在平面上:屏蔽效能計算(假設(shè)入射波場強(qiáng)),反射波:透射波:二次透射:x=0在平面上,吸收損耗A (dB),屏蔽材料越厚,吸收損耗越大,厚度增加一個趨膚深度,吸收損耗增加9dB;滲透性越高,吸收損失越大。電導(dǎo)率越高,吸收損耗越大;頻率越高,吸收損耗越大。相對滲透率;結(jié)論:反射損耗R(分貝),良導(dǎo)體:a .遠(yuǎn)場:B .近場:電場源,c .近場:磁場源,
6、多次反射校正B(分貝),因此,當(dāng),那么,當(dāng),B通??梢院雎浴7瓷鋼p耗:電場源,磁場源,(),屏蔽效率:吸收損耗:平面波源,多次反射校正:總結(jié),屏蔽效率的頻率特性,例1有一個工作頻率為20kHz的大功率線圈,在距線圈0.5m處放置一塊鋁板,屏蔽線圈對設(shè)備的影響。將鋁板的厚度設(shè)置為0.5毫米.試著計算它的屏蔽效能。解決方案:屏蔽在哪個場區(qū):近場,強(qiáng)磁場的大功率線圈,主要是磁屏蔽。因此,在公式中。雙層屏蔽的屏蔽效率通常起主要作用,那么當(dāng)兩層屏蔽層由相同的金屬材料和相同的厚度制成時,孔徑對屏蔽效率的影響,信號線的進(jìn)出口,讓每個泄漏因子的屏蔽效率為,即總泄漏場,因此,(1)綜合屏蔽效率的計算公式,例2:
7、假設(shè)某一頻率,套管屏蔽材料本身的屏蔽效率為110分貝,每個泄漏因子引起的屏蔽效率為:(1)濾波器和連接器面板:101分貝;(2)通風(fēng)孔為92dB(3)門泄漏:88dB(4)接頭泄漏:83dB。找出機(jī)箱的總屏蔽效率。解決方法:(2)縫隙的電磁泄漏,所以讓我們假設(shè)在金屬屏蔽上有一個縫隙,它的縫隙是G,屏蔽板的厚度是T,入射波的電場是E0,通過縫隙泄漏到屏蔽中的電場是Ep,當(dāng)G為10/3時,有,例3。在示例1中打開一個間隙,如果其寬度為0.5毫米、0.25毫米、0。,解決方案:當(dāng),當(dāng),當(dāng),無間隙屏蔽效率:SE54.83分貝,(3)截止波導(dǎo)出口的屏蔽效率,截止頻率:矩形波導(dǎo):fc10=1510 9/a
8、(赫茲),圓形波導(dǎo):fc11=17.610 9/D(赫茲,屏蔽效率,矩形波導(dǎo),圓形波導(dǎo),六邊形波導(dǎo),(l單位:厘米),當(dāng)f fc,設(shè)計要求:l 3a,l3D,l3W,fc=(510)f,當(dāng)應(yīng)用截止波導(dǎo)屏蔽時波導(dǎo)管對頻率高于截止頻率的電磁波沒有衰減作用,波導(dǎo)管的截止頻率至少應(yīng)為屏蔽頻率的5倍。必須沒有金屬材料穿過截止波導(dǎo)。當(dāng)金屬材料穿過截止波導(dǎo)時,會導(dǎo)致嚴(yán)重的電磁泄漏。應(yīng)該注意的是,一些光纜內(nèi)部設(shè)置有金屬加強(qiáng)件,當(dāng)光纜穿過截止波導(dǎo)時,這可能導(dǎo)致泄漏。波導(dǎo)管安裝。最可靠的方法是焊接,即在屏蔽罩上開一個與波導(dǎo)橫截面尺寸相同的孔,然后用屏蔽罩連續(xù)焊接波導(dǎo)的外圍。如果波導(dǎo)管本身具有凸緣,并且該凸緣用于將
9、波導(dǎo)管固定在屏蔽上,則需要在凸緣和屏蔽基板之間安裝電磁密封墊圈。蜂窩通風(fēng)板。屏蔽設(shè)計中最常用的截止波導(dǎo)是蜂窩板。蜂窩板的原理是將大量的截止波導(dǎo)焊接在一起,形成截止波導(dǎo)陣列,可以形成大的開口面積,防止電磁波泄漏。(4)金屬孔板的屏蔽效能,屏蔽效能計算公式,SE=ARBK1K2 K3,其中:孔A的吸收損耗,孔R的反射損耗,孔B的多次反射損耗,孔數(shù)K1的修正系數(shù),孔K2的低頻穿透修正系數(shù),孔K3之間耦合的修正系數(shù),孔A的吸收損耗,根據(jù)截止波導(dǎo)計算,矩形孔:氬=27.3噸/年,圓孔:交流=32.0噸/天, T孔深度(厘米),A矩形孔最大寬度(厘米),D圓孔直徑(厘米),B孔反射損耗R,其中:矩形孔,圓
10、孔,遠(yuǎn)場,近場,電場,P導(dǎo)體寬度/孔間趨膚深度,c .多次反射修正系數(shù),D .孔數(shù)修正系數(shù)k1,e .低頻穿透修正系數(shù)k2,f .孔耦合修正系數(shù)K3,n孔數(shù)cm2,解為a. A=32 t/D=12.8 dB, 例如,飛機(jī)控制箱由鋁板制成,鋁板的厚度為t=2mm,并且在兩側(cè)板上。 假設(shè)平面波頻率為f=5MHz,計算控制箱的屏蔽效能。b、c、孔陣列面積、d、孔數(shù)校正系數(shù)k1、e、低頻穿透校正系數(shù)k2、f、總孔數(shù),因此se=a r b k k k k k 3=55.8 db、1。使用電磁密封墊的主要優(yōu)點(diǎn),3.6電磁密封處理,減少接頭處的緊固螺釘,增加設(shè)備的美觀性和可維護(hù)性,降低加工要求,使接觸面具有
11、較低的平整度,避免間隙處的高頻泄漏。2.使用電磁密封墊時,底盤接合面的間隙長度超過/20,要求底盤的屏蔽效率大于40dB,設(shè)備的發(fā)射或敏感頻率超過100兆赫。因此,不可能使用機(jī)械加工來獲得更好的導(dǎo)電性連續(xù)性。接合面使用不同的材料,設(shè)備應(yīng)在惡劣的環(huán)境中工作。應(yīng)對環(huán)境采取密封措施。3.使用電磁密封墊片的關(guān)鍵是要保持接觸面的清潔,不要有不導(dǎo)電的保護(hù)層,選擇導(dǎo)電性能好的墊片材料,對墊片施加足夠的壓力,注意墊片接觸面和屏蔽層之間的電化學(xué)腐蝕,需要動觸頭時使用指簧。4.電磁密封墊片的主要性能指標(biāo)、彈性、導(dǎo)電性和最小變形量。墊圈厚度,電化學(xué)兼容性,壓縮永久變形,5。常用的電磁密封墊片、金屬絲網(wǎng)墊片,用鈹銅絲
12、、蒙乃爾絲或不銹鋼絲編織成管狀條,看起來像屏蔽電纜的屏蔽層。為了增強(qiáng)金屬網(wǎng)的彈性,有時會在網(wǎng)管中加入橡膠芯。金屬顆粒,如銀粉、銅粉、鋁粉、鍍銀銅粉、鍍銀鋁粉、鍍銀玻璃球等。都填充在硅橡膠中。這種材料保留了硅橡膠的一部分良好彈性,同時具有良好的導(dǎo)電性。導(dǎo)電橡膠、導(dǎo)電布墊片、手指簧片、鈹銅制成的簧片,具有良好的彈性和導(dǎo)電性。不同墊片材料特性的比較,1。確定屏蔽效能,2。材料選擇,屏蔽設(shè)計要點(diǎn),根據(jù)電磁特性:近場高導(dǎo)電金屬電屏蔽,接地;近場低頻磁場屏蔽高磁導(dǎo)率材料,不接地;近場高頻磁場屏蔽了具有高導(dǎo)電性的金屬,并且可以不接地。遠(yuǎn)場電磁屏蔽由導(dǎo)電性高、接地良好的金屬制成,可根據(jù)電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)的要求確定。3.結(jié)構(gòu)完整性設(shè)計。屏蔽效果驗(yàn)證,2)增加間隙屏蔽深度,安裝導(dǎo)電墊,1)多層設(shè)計,3)通風(fēng)孔安裝金屬絲網(wǎng)罩;沖壓金屬板;蜂窩通風(fēng)板,4)電纜和接口屏蔽硬管屏蔽;軟管屏蔽。單層編織絲網(wǎng);雙層編織絲網(wǎng);一種金屬絲和金屬箔組合的過濾器連接器,