《电磁兼容原理、技术及及应用》第3章 屏蔽技术ppt课件.ppt

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1、第3章屏蔽技术3.1屏蔽原理3.2屏蔽效能3.3屏蔽体设计3.1电磁屏蔽原理抑制以场的形式造成干扰的有效方法是电磁屏蔽。所谓电磁屏蔽,就是以某种材料(导电或导磁材料)制成的屏蔽壳体(实体的或非实体的)将需要屏蔽的区域封闭起来,形成电磁隔离,即其内的电磁场不能越出这一区域,而外来的辐射电磁场不能进入这一区域(或者进出该区域的电磁能量将受到很大的衰减)。电磁屏蔽的作用原理是利用屏蔽体对电磁能流的反射、吸收和引导作用,而这些作用是与屏蔽结构表面上和屏蔽体内感生的电荷、电流与极化现象密切相关的。图3-1电磁屏蔽的类型3.

2、1.1自屏蔽自屏蔽是指不增加外部屏蔽体，仅依靠合理的电路设计及结构布置，使在基本不增加成本的基础上达到屏蔽效果的方法。自屏蔽的关键是场的自包容，即通过合理布置信号，使电压产生的电场和电流产生的磁场包容在结构内部。同轴电缆双绞线不同电流布置可以通过控制电流分布和电荷分布降低其产生的磁场和电场，以达到自屏蔽的目的。磁场：返回电流包围流出电流，值与流出电流相等；电场：正端和负端的电荷相包围，分布能相互抵消。3.1.2电场屏蔽电场屏蔽是抑制噪声源和敏感设备之间由于存在电场耦合而产生的干扰。电场有静电场和交变电场,以下分别讨论

3、这两种电场的屏蔽技术。返回1.静电场的屏蔽如图3-2(a)所示，设一孤立导体A带有正电荷,则其周围有静电场存在,电力线是从导体A向空间发散。如果用一金属球壳B把导体A包围起来,如图3-2(b)所示,在金属球壳外仍有静电场存在。因为根据静电感应原理,金属球壳内壁感应有负电荷,球壳外壁感应有正电荷。球壳外壁的正电荷总量等于球内孤立导体的正电荷总量,所以金属球没有起到屏蔽作用。如果把金属球外壳接地,如图3-2(c)所示,则球壳外壁的正电荷被引入地中,球壳外壁电位为零,金属球周围就不再存在静电场了,可以认为静电场被封闭在金

4、属球壳内,金属球壳对孤立导体起到了电场屏蔽作用。1.静电场的屏蔽这是个主动屏蔽的例子,静电场屏蔽的条件是完整金属体和接地。返回如果空间存在一静电场,把一金属球壳放在该静电场中。根据静电感应原理球壳外壁两侧分别感应出等量的正负电荷,其电力线分布如图3-3所示。金属球壳内部没有电荷,是等电位的,不论球壳接地与否球壳内部都不存在由外界感应的静电场,所以金属壳起到了屏蔽外界静电场的作用,这是被动屏蔽的例子。这里接地似乎并非静电场屏蔽的必要条件,但是在实际应用中屏蔽壳体不可能是全封闭的,总可能存在孔、缝等。如果不接地，电力线就容

5、易通过孔缝侵入屏蔽壳体内部,从而影响屏蔽性能,所以金属屏蔽体接地仍是静电场屏蔽的必要条件。综上可见，静电屏蔽必须具有两个基本要点：完整的屏蔽导体和良好的接地。返回2.交变电场的屏蔽交变电场的屏蔽原理是采用电路理论加以解释较为方便、直观,因为干扰(骚扰)源与接收器之间的电场感应耦合可用它们之间的耦合电容进行描述。设干扰(骚扰)源g上有一交变电压Ug,在其附近产生交变电场,置于交变电场中的接收器s通过阻抗ZS接地,干扰(骚扰)源对接收器的电场感应耦合可以等效为分布电容Cj的耦合,于是形成了由Ug、Zg、Cj和Zs构成的

6、耦合回路,如图3-4所示。返回从上式可以看出,干扰(骚扰)电压Us的大小与耦合电容Cj的大小有关。分布电容Cj越大,则接收器上产生的骚扰电压Us越大。为了减小骚扰,可使骚扰源与接收器尽量远离,从而减小Cj,使骚扰电压Us减小。如果骚扰源与接收器间的距离受空间位置限制无法加大时,则可采用屏蔽措施。为了减少干扰(骚扰)源与接收器之间的交变电场耦合,可在两者之间插入屏蔽体,如图3-5所示。屏蔽体上的感应电压：接收器上的感应电压：插入屏蔽体后,原来的耦合电容Cj的作用现在变为耦合电容C1、C2和C3的作用。由于干扰(骚扰)

7、源和接收器之间插入屏蔽体后,它们之间的直接耦合作用非常小,所以耦合电容C3可以忽略。返回设金属屏蔽体的对地阻抗为Z1,则屏蔽体上的感应电压为：(3-8)从而接收器上的感应电压为：(3-9)由此可见,要使US减小,则必须使Z1减小,而Z1为屏蔽体阻抗和接地线阻抗之和。这一事实表明,屏蔽体必须选用导电性能好的材料,而且必须良好地接地,只有这样才能有效地减少干扰。一般情况下,要求接地的接触阻抗小于2mΩ,比较严格的场合要求小于0.5mΩ。若屏蔽体不接地或接地不良,则由于C1>Cj(因为平板电容器的电容量与两极板间

8、距成反比,与极板面积成正比),这将导致加屏蔽体后,干扰变得更大,因而对于这点应特别引起注意。返回3.1.3磁场屏蔽磁场屏蔽是抑制噪声源和敏感设备之间由于磁场耦合所产生的干扰。磁场屏蔽必须对不同的频率采取不同的措施。返回1.低频磁场屏蔽当线圈中通过电流时线圈周围即存在磁场,磁力线是闭合的,如图3-6(a)所示。磁力线分布在整