屏蔽理论及其应用

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1、第九章屏蔽理论及其应用第一节电磁屏蔽和屏蔽效能屏蔽（shielding），就是用导电或导磁材料制成的金属屏蔽体（shield）将电磁骚扰源限制在一定的范围内，使骚扰源从屏蔽体的一面耦合或辐射到另一面时受到抑制或衰减。频率高于100kHz以上时，电路、元件的电磁辐射能力增强，电气、电子设备或系统中就存在着辐射电磁场的寄生耦合骚扰。屏蔽是电磁干扰防护控制的最基本方法之一。其目的有两方面：一是控制内部辐射区域的电磁场，不使超出某一区域，二是防止外来的辐射进入某一区域。因此，屏蔽的方法也是电磁干扰的空域控制方法。一、屏蔽效能1.屏蔽效能的表示2

2、.屏蔽效能的计算方法二.电磁屏蔽的类型三.静电屏蔽四.交变电场屏蔽五.磁场的屏蔽1静磁屏蔽2低频磁场的屏蔽3低频磁屏蔽效能近似计算4高频磁场的屏蔽六．电磁屏蔽电磁屏蔽和屏蔽效能一、屏蔽效能1屏蔽效能的表示屏蔽效能（Shieldingeffectiveness）表示屏蔽体对电磁骚扰的屏蔽能力和效果，它与屏蔽材料的性能、骚扰源的频率、屏蔽体至骚扰源的距离、以及屏蔽体上可能存在的各种不连续的形状和数量有关。屏蔽系数η是指被骚扰电路加屏蔽体后所感应的电压US与未加屏蔽体时所感应的电压U0之比，传输系数T是指存在屏蔽体时某处的电场强度ES与不存在屏蔽

3、体时同一处的电场强度E0之比，或者存在屏蔽体时某处的磁场强度HS与不存在屏蔽体时同一处的磁场强度H0之比，即屏蔽效能是指不存在屏蔽体时某处的电场强度E0与存在屏蔽体时同一处的电场强度ES之比，常用分贝（dB）表示，即或者不存在屏蔽体时某处的磁场强度H0与存在屏蔽体时同一处的磁场强度HS之比，常用分贝（dB）表示，即传输系数与屏蔽效能互为倒数由于屏蔽效能是内吸收损耗和反射损耗及多次反射损耗三部分组成，故传输系数为：或SE=A+R+BA为吸收损耗，以dB为单俭R为反射损耗，以dB为单位B为多次反射损耗,以dB为单位式中T吸收、T反射、T多次反射

4、分别代表由于屏蔽体的吸收、反射及多次反射所引起的传输系数，故屏蔽体通常能将电磁波的强度衰减到原来的百分之一至百万分之一，一般民用产品机箱的屏蔽效能在40dB以下，军用设备机箱的屏蔽效能一般要达到60B，屏蔽室或屏蔽舱等往往要达到100dB。100dB以上的屏蔽体是很难制造的，成本也很高。无屏蔽场强：有屏蔽场强屏蔽效能SE（dB）10：120100：1401000：16010000：180100000：11001000000：1120衰减量与屏蔽效能的对应关系：2屏蔽效能的计算方法计算和分析屏蔽效能的方法主要有解析法、数值方法和近似方法。此外

5、，依据电磁骚扰源的波长与屏蔽体的几何尺寸的关系，屏蔽效能的计算又可以分类为场的方法和路的方法。一、屏蔽效能1.屏蔽效能的表示2.屏蔽效能的计算方法二.电磁屏蔽的类型三.静电屏蔽四.交变电场屏蔽五.磁场的屏蔽1静磁屏蔽2低频磁场的屏蔽3低频磁屏蔽效能近似计算4高频磁场的屏蔽六．电磁屏蔽电磁屏蔽和屏蔽效能二电磁屏蔽的类型从屏蔽的电磁场的性质来划分，从屏蔽体的结构分类，可以分为一、屏蔽效能1.屏蔽效能的表示2.屏蔽效能的计算方法二.电磁屏蔽的类型三.静电屏蔽四.交变电场屏蔽五.磁场的屏蔽1静磁屏蔽2低频磁场的屏蔽3低频磁屏蔽效能近似计算4高频磁场

6、的屏蔽六．电磁屏蔽电磁屏蔽和屏蔽效能三静电屏蔽电磁场理论表明，置于静电场中的导体在静电平衡的条件下，具有下列性质：⑴导体内部任何一点的电场为零；⑵导体表面任何一点的电场强度矢量的方向与该点的导体表面垂直；⑶整个导体是一个等位体；⑷导体内部没有静电荷存在，电荷只能分布在导体的表面上。一、屏蔽效能1.屏蔽效能的表示2.屏蔽效能的计算方法二.电磁屏蔽的类型三.静电屏蔽四.交变电场屏蔽五.磁场的屏蔽1静磁屏蔽2低频磁场的屏蔽3低频磁屏蔽效能近似计算4高频磁场的屏蔽六．电磁屏蔽电磁屏蔽和屏蔽效能四交变电场屏蔽设骚扰源g上有一交变电压Ug.，接受器s通

7、过阻抗Zs接地，骚扰源对接受器的电场感应耦合等效为分布电容Ce的耦合，形成了由Ug、Zg、Ce和Zs构成的耦合回路。接受器上产生的骚扰电压Us为为了减小骚扰，可使骚扰源与接受器尽量远离，从而减小Ce1交变电场的耦合为了减少骚扰源与接受器之间的交变电场耦合，在两者之间插入屏蔽体，如图则屏蔽体上的感应电压为2存在屏蔽体的交变电场的耦合Z1:金属屏蔽体对地阻抗要使Us比较小，则C1、C2和Z1减小。接受器上的感应电压为若Z1=0，U1=0，Us=0。即：屏蔽体必须良好接地，才能真正将骚扰源产生的骚扰电场的耦合抑制或消除，保护接受器免受骚扰。

8、交变电场屏蔽的基本原理:采用接地良好的金属屏蔽体将骚扰源产生的交变电场限制在一定的空间内，从而阻断了骚扰源至接受器的传输路径。一、屏蔽效能1.屏蔽效能的表示2.屏蔽效能的计算方法