电磁屏蔽理论简单分析资料报告.doc

《电磁屏蔽理论简单分析资料报告.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、电磁屏蔽理论分析随着现代科学技术的发展，各种电子电气设备为人们的日常生活及社会建设提供了很大帮助，同时由此产生的电磁辐射与干扰问题又制约着人们的生产和生活，它不仅影响通讯甚至直接威胁到人类的健康及我们赖以生存的自然环境，因此有关电磁屏蔽问题受到人们的极大关注。所谓电磁屏蔽就是利用导电或导磁材料将电磁辐射限制在某一规定的空间围，按其原理可以分为电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁屏蔽。一、静电屏蔽1、外电场屏蔽下图1为利用导体空腔屏蔽外部静电场的原理示意图。A为需要屏蔽的物体，S为导体屏蔽空腔，在静电平衡条件下空腔

2、外表面两侧感应出等量异号的电荷，电力线终止于导体外表面上，整个腔为等位体，腔无电力线，因而实现腔物体不受外电场影响的目的。图12、电场的屏蔽当屏蔽带电体的电场时，除了要用导体空腔将带电体屏蔽起来外，还必须将屏蔽空腔接地。图2为屏蔽腔不接地状态下的电力线分布情况，屏蔽腔的表面感应出于带电体等量的负电荷，外表面感应出等量的正电荷。若将屏蔽腔接地，如图3所示屏蔽空腔外表面所感应的电荷将通过接地线流入，外部电场消失，电力线被限制在屏蔽空腔部起到屏蔽作用。图2图3二、稳横磁场的屏蔽静磁屏蔽的目的是防止外界的静磁

3、场和低频电流的磁场进入到某个需要保护的区域，其依据的原理是利用高导磁材料所具有的低磁阻特性，使磁感线大部分从磁性介质中穿过，从而导致磁场在磁性介质中明显加强,而在磁性介质所包围的区域则明显减弱，起到屏蔽作用。如图4所示。图4定量分析如下图分界面nn为界面法线单位矢量，从介质1指向介质2，由边界条件(1)（2）其中为面电流密度，对于稳恒磁场，=0（3）由（2）（3），得（4）（5）又，得（6）由（5）（6）得（7）由（7）可知当时，得，从而由得。由此知大部分磁场能量并没有进入磁导率为的介质中，而是存在磁

4、导率为的介质中。假如磁导率为的介质做屏蔽体，磁导率为的介质2所在空间为所要屏蔽的空间，那么介质2所在空间磁场强度大大减弱，起到屏蔽作用三、电磁屏蔽理论分析首先我们引入几个量方便我们解决问题：一、1、电磁波的阻抗具有电阻的量纲，经进一步整理，，特别的在真空中=377;这是一个很关键的中间量，在以下的计算中我们会一直借助这个量来详细的讨论平面垂直入射的电磁波的屏蔽情况。假设是屏蔽层外、中、腔的波阻，屏厚L，分别是屏外的电磁场的电场和磁场的分量，分别是屏的电磁场的电场和磁场的分量（由于屏腔电磁波的多次反射效

5、应较弱，在此我们就将其忽略不计）2、反射系数3、传输系数，设电磁波的传播方向与屏蔽层表面法线成θ角，表示入射波、反射波、传输波的传送方向，表示入射波入射角、传输波的出射角和传输波的折射角；利用电场和磁场分量在界面切线方向连续的原理：所以当=0时，我们便可以得到：（ρ+τ=1）对于电磁波在介质中的传播规律的方程组如下：设解为其中良导体时（）电介质时二、电磁波传输系数的一阶近似：电磁波在穿过一介质是必遇到两个界面如下图，它在此两个界面处的传输系数分别为所以总的传输系数是三、电磁波在介质中的多次反射而形成的

6、多次反射效应：μ1ξ1μ2ξ2μ3ξ3LZ1、波由Z1进入Z2的反射系数，传输系数：2、波由Z2进入Z3的反射系数，传输系数：=1、界面2反射波在界面1的反射系数：4、波进入Z2为到界面2时5、当反射到界面1时6、电磁波再经界面1反射后如此反复经过一定时间稳定后，Z2中的正向电场强度为可以看出这是一个等比数列，且公比小于1所以E穿出右界面2的强度为总的传输系数为同理：仿照以上电场的分析，在磁场中的总的传输系数为其中由于在空气中经计算得且令可以得出定义屏蔽效率令分别命名吸收损耗反射损耗多次反射效应下面分

7、别对这三个量进行分析讨论：（1）吸收损耗（金属，）可以看出其频率越高吸收损耗越厉害；（2）反射损耗其中在实际应用中Z1通常是空气，Z2通常是金属在低频时（）可见对于反射损耗其频率越低损耗越大（3）多次反射效应在金属中当时，有可以忽略不计。因此SE=A+R=下面我们主要针对一定厚度特定的材料其屏蔽效果随电磁波频率的变化我们取=1=1f=1到1MHz的变化围中L=10cmSH频率图像变化是从图像上可以看出当电磁波的频率达到100kHz时，其屏蔽效果是很好的。小结：通过SH的最终公式我们可以知道屏蔽效果与屏

8、蔽层厚度，电磁波频率，磁导率成正相关的。参考文献：士元《电磁屏蔽理论与实践》顺华等《电磁波屏蔽及吸波材料》世平等《电动力学》