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时间:2021-02-25
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1、电磁屏蔽2物理电子学路书祥电磁兼容设计上节回顾传导耦合电磁骚扰源传播途径电磁兼容设计电磁干扰分析电磁干扰测试电磁干扰防护基于路径的方法基于场的计算方法网格法特征线法频域法有限元边界元法差分法模拟电荷法接地电磁屏蔽滤波保护设备PCB中EMC设计电磁辐射人为:核电磁脉冲;电源质量;网络结构参数变化;静电等自然:雷电;太阳风暴;辐射等测试方法测试系统测试标准案例分析3.1概述3.2电屏蔽3.3磁屏蔽3.4电磁屏蔽3.5孔缝对屏蔽效能的影响3.7屏蔽设计要点3.6电磁密封处理4屏蔽机理设金属平板左右两侧均为空气,因而在左右两个界面上出现波阻抗突变,入射
2、电磁波在界面上就产生反射和透射。电磁能(波)的反射,是屏蔽体对电磁波衰减的第一种机理,称为反射损耗,用R表示。透射入金属板内继续传播,其场量振幅要按指数规律衰减。场量的衰减反映了金属板对透射入的电磁能量的吸收,电磁波衰减的第二种机理.称为吸收损耗,用A表示在金属板内尚未衰减掉的剩余能量达到金属右边界面上时,又要发生反射,并在金属板的两个界面之间来回多次反射。只有剩余的一小部分电磁能量透过屏蔽的空间。电磁波衷减的第三种机理,称为多次反射修正因子,用B表示。3.4电磁屏蔽5屏蔽效能的第一种机理-电磁能的反射是因为空气-金属界面上阻抗不匹配而发生的。
3、反射系数为——辐射场的波阻抗——金属板的波阻抗吸收损耗第三种机理,称为多次反射修正因子:三次反射(吸收过程)五次反射(吸收过程)3.4电磁屏蔽6实心材料屏蔽效能=R+A+B入射场强距离吸收损耗AR1R2SE=R1+R2+A+BB透射泄漏R-反射损耗A-吸收损耗B-多次反射修正因子实心材料对电磁波的反射和吸收损耗使电磁能量被大大衰减,将电场和磁场同时屏蔽,即电磁屏蔽。反射AR1R23.4电磁屏蔽波阻抗:a.远场:b.近场(以电场为主):c.近场(以磁场为主):反射系数:透射系数:123.4电磁屏蔽——相对于铜的电导率,铜:——厚度(mm)。①吸收
4、损耗A(dB)屏蔽材料越厚,吸收损耗越大,厚度增一个趋肤深度,吸收损耗增加得9dB;磁导率越高,吸收损耗越大;电导率越高,吸收损耗越大;频率越高,吸收损耗越大。——相对磁导率;良导体结论:3.4电磁屏蔽②反射损耗R(dB)波阻抗良导体:a.远场:b.近场:电场源媒质本征阻抗频率升高,反射损耗减小c.近场:磁场源频率升高,反射损耗增加3.4电磁屏蔽③多次反射修正B(dB)而故:当时,则当时,通常可忽略B。3.4电磁屏蔽反射损耗:电场源磁场源()屏蔽效能:吸收损耗:远场平面波源多次反射修正:小结3.4电磁屏蔽例1有一个大功率线圈的工作频率为20kH
5、z,在离线圈0.5m处置一铝板以屏蔽线圈对设备的影响。设铝板厚度为0.5mm。试计算其屏蔽效能。解:屏蔽体处于哪个场区:——近场大功率线圈——强磁场,主要为磁屏蔽.故3.4电磁屏蔽又故3.4电磁屏蔽式中:2.双层屏蔽体的屏蔽效能总反射损耗多次反射修正总吸收损耗t2x21t1d3.4电磁屏蔽①的多次反射②的多次反射空气层中的多次反射t2x21t1d3.4电磁屏蔽通常两层之间的空气中的多次反射起主要作用,则当两屏蔽层采用同一金属材料且相同厚度时,3.4电磁屏蔽(3)薄膜屏蔽:工程塑料机箱具有造型美观、加工方便、质量轻等优点。如何使机箱具有屏蔽作用?
6、通过喷涂、真空沉积以及粘贴等技术在机箱上包裹一层导电薄膜。设薄膜厚度为t,电磁波在薄膜中的波长为,当,称这种屏蔽层为薄膜屏蔽。由于薄膜屏蔽导电层很薄,吸收损耗可以忽略,屏蔽效能主要由反射损耗和多次反射修正因子确定,可以按金属平板屏蔽的相关公式进行计算。3.4电磁屏蔽屏蔽层厚度105nm1250nm21960nm频率1MHz1GHz1MHz1GHz1MHz1GHz吸收损耗A0.0140.440.165.22.992反射损耗R109791097910979修正因子B-47-17-25-0.6-3.50屏蔽效能SE62628384108171铜薄膜屏
7、蔽层屏蔽效能3.4电磁屏蔽3.5孔缝对屏蔽效能的影响实际机箱上有许多泄漏源:信号线的出入口,电流线的出入口,通风散热孔,接缝处的缝隙等。设各泄漏因素的屏蔽效能为,即总泄漏场故1、综合屏蔽效能的计算公式例2设某一频率下,机壳屏蔽材料本身有110dB的屏蔽效能,各泄漏因素造成屏蔽效能为:(1)滤波与连接器面板:101dB;(2)通风孔92dB;(3)门泄漏:88dB;(4)接缝泄漏:83dB。求机箱的总屏蔽效能。解:3.5孔缝对屏蔽效能的影响2、缝隙的电磁泄漏故设金属屏蔽体上有一缝隙,其间隙为g,屏蔽板厚度为t,入射波电场为E0,经缝隙泄漏到屏蔽体
8、中的场为Ep,当g<10δ/3时,有gt3.5孔缝对屏蔽效能的影响例3在例1中开一缝隙,若其宽度为0.5mm、0.25mm、0.1mm,分别求其屏蔽效
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