截止波导在电磁屏蔽中的应用

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1、截止波导在电磁屏蔽中的应用摘要：电磁屏蔽效能取决于屏蔽体薄弱环节，只有屏蔽体的各个组成部分都能达到屏蔽效能要求，才能满足屏蔽体的整体屏蔽要求。在工程实践中，由于功能要求，电子设备的屏蔽体会留有各种各样的孔洞或缝隙，如通风散热孔等，解决这些问题最有效的方法就是截止波导。关键词：电磁屏蔽截止波导屏蔽效能1引言随着电子设备及系统向轻量、小体积、大功率密度、高频、高效率等方面发展，电磁兼容性问题日益突出，电子设备及系统在电磁环境中的适应能力成为重要考核指标。电磁屏蔽是解决电磁兼容问题的重要手段之一，而屏蔽体上孔缝的处理又是电磁屏蔽的重中之重，因而，截止波导在电子设备及

2、系统应用日益广泛。本文主要讨论截止波导的工作原理、设计计算及工程应用，寻求一种解决电磁屏蔽问题切实有效的方法。2工作原理截止波导是一种具有高通滤波器的特性的管状金属结构。其允许截止频率以上的信号通过，而截止频率以下的信号则被阻止或衰减。利用这个特性，根据电磁干扰信号的频率，设计截止波导，使电磁干扰信号的频率在截止波导的截止区内（如图1所示），对电磁干扰信号产生很大的衰减，从而达到电磁屏蔽的作用。因为集肤效应，截止波导的管状金属结构壁厚可以很小，总开孔面积相应增加。因此，截止波导既满足通风散热要求，又能满足电磁屏蔽性能要求，是解决通风散热和屏蔽矛盾的优先选择。第

3、8页共8页图13设计计算截止波导的截面有圆形、正方形、六角形和矩形等。3.1截止频率计算3.1.1圆形波导的截止频率f0=17.6x109/D…………………………………………（1）式中：f0-截止频率（Hz）；D-圆形截面的直径(cm)。3.1.2六角形波导的截止频率f0=15x109/W…………………………………………（2）式中：f0-截止频率（Hz）；W-六角形截面外接圆直径(cm)。3.1.3矩形波导的截止频率f0=15x109/L…………………………………………（3）式中：f0-截止频率（Hz）；L-矩形截面对角线长度(cm)。第8页共8页3.2截止波

4、导的屏蔽效能截止波导屏蔽效能（SE）主要为截止波导的吸收损耗（A）与孔洞的反射损耗（R）之和。SE=A＋R＋B＋K1＋K2+K3……………………………（4）式中：A—孔的吸收损耗(dB)R—孔的反射损耗(dB)B—孔的多次反射损耗(dB)K1—孔数目修正系数K2—低频穿透修正系数K3—孔间耦合修正系数A=1.823xf0xTx10-9[1-(f/f0)2]1/2(dB)…………………（5）式中：f0-截止频率（Hz）；f-电磁干扰信号的频率（Hz）；T-截止波导的长度（cm）。当f＜＜f0时，截止波导的吸收损耗A可进行以下简化计算：圆形波导：A≈32T/D……

5、……………………………（6）六角形波导：A≈27.3T/W…………………………………（7）矩形波导：A≈27.3T/L…………………………………（8）进行截止波导设计和选用时，一般要求:T≥3D、T≥3W、T≥3L；f0=(5～10)f3.3设计流程第8页共8页截止波导设计流程主要是公式（1）～（8）的应用，通用截止波导类产品选用可参考使用。3.3.1确定需要屏蔽的电磁干扰信号的最高频率f电磁干扰信号的最高频率可以在设备及系统的技术条件中约束，也可以通过实际测试获得。3.3.2确定孔缝泄漏是否满足屏蔽要求截止波导在成本上高于普通屏蔽措施，在高频、高功率密度的电

6、子设备或系统中，当采用一般屏蔽措施不能满足屏蔽性能要求或影响某些功能，如通风散热等，可采用截止波导。或在航天、军工等领域，对电磁屏蔽要求极高的场合。根据屏蔽要求，确定截止波导应满足的屏蔽效能。3.3.3确定截止波导的截面形状截止波导的截面形状应根据机械加工能力、模具确定。在满足屏蔽性能和电子设备的功能要求前提下，应简单、加工制造工艺性良好，并适合批量生产。3.3.4确定波导的截止频率f0波导的截止频率应根据电磁干扰信号的最高频率来确定，应满足：f＜＜f0，一般取f0=(5～10)f。3.3.5计算截止波导的截面尺寸根据3.3.3确定的截面形状，利用公式（1）～

7、（3）推导截止波导的截面尺寸(D、W或L)。3.3.6确定截止波导的长度T第8页共8页根据截止波导应满足的屏蔽效能(A)要求，利用公式（5）～（8）计算截止波导的长度T。当f＜＜f0时，可利用公式（6）～（8）进行估算。一般T≥3D、T≥3W、T≥3L，根据实际情况，对3.3.5计算的截止波导的截面尺寸进行校核，选择合适的T/D、T/W或T/L值。4截止波导的工程应用4.1截止波导产品简介4.1.1蜂窝形通风板在屏蔽设计中，蜂窝形通风板（简称蜂窝板）是使用较为广泛的截止波导之一。蜂窝板是将大量的截止波导通过焊接（钎焊）方式组合在一起，形成截止波导阵列（如图2所

8、示）。截止波导阵列的每一个六边形单元都