电子设备中的电磁屏蔽
浅谈电子设备中的电磁屏蔽
[摘要]本文介绍了电磁波的特点，说明了电磁屏蔽及其影响因素、电磁屏蔽的基本原则，分析了电磁泄露的主要途径。
[关键词]电磁屏蔽辐射
电磁污染的危害不亚于“白色污染”和“黑色污染”。在现代社会，办公设备、家用电器无处不在，随之而来的电磁污染也已成为无形的冷面杀手，因此，如何降低或消除这一危害已成为人们普遍关注的问题。
一、电磁波及其特点
电磁波是电磁能量传播的主要方式，高频电路工作时，会向外辐射电磁波，对邻近的其它设备产生干扰。另一方面，空间的各种电磁波也会感应到电路中，对电路造成干扰。电磁屏蔽的作用是切断电磁波的传播路径，从而消除干扰。
在解决电磁干扰问题的诸多手段中，电磁屏蔽是基本和有效的手段。
同一个屏蔽体对于不同性质的电磁波，其屏蔽性能不同。因此，在考虑电磁屏蔽问题时，要对电磁波的种类有基本的认识。电磁波有很多分类方法，但是在设计屏蔽时，通常将电磁波按照其波阻抗分为电场波、磁场波和平面波。
电磁波的波阻抗zw定义为：电磁波中的电场分量e与磁场分量h的比值：zw=e/h。
电磁屏蔽一般可分为三种
电磁屏蔽一般可分为三种 ：静电屏蔽、静磁屏蔽和高频电磁场屏蔽。三种屏蔽的目的都是防止外界的电磁场进入到某个需要保护的区域中，原理都是利用屏蔽对外场的感应产生的效应来抵消外场的影响。 但是由于所要屏蔽的场的特性不同，因而对屏蔽壳材料的要求和屏蔽效果也就不相同。 一、静电屏蔽 静电屏蔽的目的是防止外界的静电场进入需要保护的某个区域。 静电屏蔽依据的原理是：在外界静电场的作用下导体表面电荷将重新分布，直到导体内部总场强处处为零为止。接地的封闭金属壳是一种良好的静电屏蔽装置。如图所示，接地的封闭金属壳把空间分割成壳内和壳外两个区域，金属壳维持在零电位。根据静电场的唯一性定理，可以证明：金属壳内的电场仅由壳内的带电体和壳的电位所确定，与壳外的电荷分布无关。当壳外电荷分布变化时,壳层外表面上的电荷分布随之变化,以保证壳内电场分布不变。因此，金属壳对内部区域具有屏蔽作用。壳外的电场仅由壳外的带电体和金属壳的电位以及无限远处的电位所确定，与壳内电荷分布无关。当壳内电荷分布改变时，壳层内表面的电荷分布随之变化，以保证壳外电场分布不变。因此，接地的金属壳对外部区域也具有屏蔽作用。在静电屏蔽中，金属壳接地是十分重要的。当壳内或壳外区域中的电荷分布变化时，通过接地线,电荷在壳层外表面和大地之间重新分布,以保证壳层电势恒定。从物理图像上看，因为在静电平衡时，金属内部不存在电场，壳内外的电场线被金属隔断，彼此无联系，因此，导体壳有隔离壳内外静电相互作用的效应。 如果金属壳未完全封闭，壳上开有孔或缝，也同样具有静电屏蔽作用。在许多实际应用中，静电屏蔽装置常常是用金属丝编织成的金属网代替闭合的金属壳，即使一块金属板，一根金属线，亦有一定的静电屏蔽作用，只是屏蔽的效果不如金属壳。 在外电场的作用下，电荷在导体上的重新分布，在10-19秒数量级时间内就可完成，因此对低频变化的电场，导体上的电荷有足够长的时间来保证内部
不同材质金属板电磁屏蔽效果的对比分析要点
郑州大学毕业设计（论文） 题目：不同材质金属板电磁屏蔽效果的对比分析指导教师：职称：讲师 学生姓名：学号： 专业： 院（系）： 完成时间： 2013年5月20 日
不同材质金属板电磁屏蔽效果的对比分析 摘要高导电性材料在电磁波的作用下将产生较大的感应电流。这些电流按照楞次定律将削弱电磁波的透入。采用的金属网孔愈密，直到采用整体的金属板（壳），屏蔽的效果愈好，但所费材料愈多。 本文主要使用XFDTD仿真软件编写基于FDTD算法的计算机仿真程序，计算出了喇叭天线工作时在铜金属板以及与铁，铝金属板屏蔽下电场强度分布，重点记录了距离端口60cm 平面的电磁参数，以此观察分析不同材质金属板的屏蔽效能，为金属板的电磁屏蔽应用提供科学的理论依据和定量的数据。 关键词屏蔽效能金属板时域有限差分算法喇叭天线电磁波传播模型 Abstact Shielding effectiveness is characterized the attenuation of electromagnetic waves on shield。Because of the high conductive material will be generated a large induction current under the action of electromagnetic waves。These currents according to Lenz's law will weaken the penetration of electromagnetic waves。The metal mesh is more dense, he better the shielding effectt, until the the overall metal shell, but the more charge material used. The this thesis make use of XFdtd simulation of copper metal plate, as well as iron, aluminum metal plate in an electromagnetic field environment。Through the comparison of different materials, thickness, and the source distance parameter, analysis the performance impact of metal shielding. Key Words：Shielding effectiveness Metal plate Finite difference time domain algorithm Horn antenna electromagnetic wave propagation model
电磁屏蔽原理
利用这个特性，可以达到屏蔽电磁波，同时实现一定实体连通的目的。方法是，将波导管的截止频率设计成远高于要屏蔽的电磁波的频率，使要屏蔽的电磁波在通过波导管时产生很大的衰减。由于这种应用中主要是利用波导管的频率截止区，因此成为截止波导管。截止波导管的概念是屏蔽结构设计中的基本概念之一。常用的波导管有圆形、矩形、六角形等，它们的截止频率如下： 矩形波导管的截止频率：f c=15×109 /l式中：l是矩形波导管的开口最大尺寸，单位是cm，f c的单位是Hz。 圆形波导管的截止频率：f c=17.6×109 /d式中：d是圆形波导管的内直径，单位是cm，f c的单位是Hz。 六角形波导管的截止频率：f c=15×109 /w式中：w是六角形波导管的开口最大尺寸，单位是cm，f c的单位是Hz。 截止波导管的吸收损耗：落在波导管频率截止区内的电磁波穿过波导管时，会发生衰减，这种衰减称为截止波导管的吸收损耗，截止波导管的吸收损耗计算公式如下 A=1.8×f c×t×10-9（1-（f/f c）2）1/2（dB） 式中：t是截止波导管的长度，单位是cm，f 是所关心信号的频率（Hz），f c是截止波导管截止频率（Hz）。如果所关心的频率f远低于截止波导管截止频率（f﹤f c/5），则公式化简为：A=1.8×f c×l×10-9 （dB） 圆形截止波导管：A=32t/d（dB） 矩形（六角形）截止波导管： A=27t/l （dB） 从公式中可以看出，当干扰的频率远低于波导管的截止频率使，若波导管的长度增加一个截面最大尺寸，则损耗增加将近30分贝。 截止波导管的总屏蔽效能：截止波导管的屏蔽效能由吸收损耗部分加上前面所讨论的孔洞的屏蔽效能不能满足屏蔽要求时，就可以考虑使用截止波导管，利用截止波导管的深度提供的额外的损耗增加屏蔽效能。 16. 截止波导管的注意事项与设计步骤 1）绝对不能使导体穿过截止波导管，否则会造成严重的电磁泄漏，这是一个常见的错误。 2）一定要确保波导管相对于要屏蔽的频率处于截止状态，并且截止频率要远高于（5倍以上）需要屏蔽的频率。设计截止波导管的步骤如下所示： A) 确定需要屏蔽的最高频率F max和屏蔽效能SE B) 确定截止波导管的截止频率F c，使f c≥5F max C) 根据F c，利用计算F c的方程计算波导管的截面尺寸d D) 根据d和SE，利用波导管吸收损耗公式计算波导管长度t 说明： 在屏蔽体上，不同部分的结合处形成的缝隙会导致电磁泄漏。因此，在结构设计中，可以通过增加不同部分的重叠宽度来形成一系列“截止波导”，减小缝隙的电磁泄露。这时，截止波导的截面最大尺寸可
电磁屏蔽技术基础知识
Thalez Group 电磁屏蔽技术基础知识
目录 1.电磁屏蔽的目的 2.区分不同的电磁波 3.度量屏蔽性能的物理量——屏蔽效能 4.屏蔽材料的屏蔽效能估算 5.影响屏蔽材料的屏蔽效能的因素 6.实用屏蔽体设计的关键 7.孔洞电磁泄漏的估算 8.减少缝隙电磁泄漏的措施 9.电磁密封衬垫的原理 10.电磁密封衬垫的选用 11.常用电磁密封衬垫的比较 12.电磁密封衬垫使用的注意事项 13.电磁密封衬垫的电化学腐蚀问题 14.与衬垫性能相关的其它环境问题 15.截止波导管的概念与应用 16.截止波导管的注意事项与设计步骤 17.面板上的显示器件的处理 18.面板上的操作器件的处理 19.通风口的处理 20.线路板的局部屏蔽 21.屏蔽胶带的作用和使用方法
电磁波是电磁能量传播的主要方式，高频电路工作时，会向外辐射电磁波，对邻近的其它设备产生干扰。另一方面，空间的各种电磁波也会感应到电路中，对电路造成干扰。电磁屏蔽的作用是切断电磁波的传播途径，从而消除干扰。在解决电磁干扰问题的诸多手段中，电磁屏蔽是最基本和有效的。用电磁屏蔽的方法来解决电磁干扰问题的最大好处是不会影响电路的正常工作，因此不需要对电路做任何修改。 一.电磁屏蔽的目的 同一个屏蔽体对于不同性质的电磁波，其屏蔽性能不同。因此，在考虑电磁屏蔽性能时，要对电磁波的种类有基本认识。电磁波有很多分类的方法，但是在设计屏蔽时，将电磁波按照其波阻抗分为电场波、磁场波和平面波。 电磁波的波阻抗ZW 定义为： 电磁波中的电场分量E与磁场分量H的比值: ZW = E / H 电磁波的波阻抗与电磁波的辐射源性质、观测点到辐射源的距离以及电磁波所处的传播介质有关。 距离辐射源较近时，波阻抗取决于辐射源特性。若辐射源为大电流、低电压（辐射源的阻抗较低），则产生的电磁波的波阻抗小于377，称为磁场波。若辐射源为高电压、小电流（辐射源的阻抗较高），则产生的电磁波的波阻抗大于377，称为电场波。 距离辐射源较远时，波阻抗仅与电场波传播介质有关，其数值等于介质的特性阻抗，空气为377Ω。电场波的波阻抗随着传播距离的增加降低，磁场波的波阻抗随着传播距离的增加升高。 注意: 近场区和远场区的分界面随频率不同而不同，不是一个定数，这在分析问题时要注意。例如，在考虑机箱屏蔽时，机箱相对于线路板上的高速时钟信号而言，可能处于远场区，而对于开关电源较低的工作频率而言，可能处于近场区。在近场区设计屏蔽时，要分别电场屏蔽和磁场屏蔽。 二. 区分不同的电磁波
电磁屏蔽材料的研究与发展展望
电磁屏蔽材料的研究与发展展望 ******** *** 摘要：电磁屏蔽是对干扰源或感受器（敏感设备、电路或组件）进行屏蔽，能有效地抑制干扰并提高电子系统或设备的电磁兼容性。因此屏蔽是电子设备结构设计时必须考虑的重要内容之一，是利用屏蔽体阻止或减少电磁能量传输的一种措施，是抑制电磁干扰最有效的手段。本文简述了研究电磁屏蔽材料的重要意义与屏蔽机制，讨论了电磁屏蔽金属材料的发展趋势。 关键词：电磁屏蔽；屏蔽材料；屏蔽机制；屏蔽效能 引言：随着电子工业的发展和电子设备的高度应用，电磁辐射被认为是继水污染、噪音污染、空气污染的第四大公害，它造成的电磁干扰不仅影响人们的正常生活，而且日益威胁国家的军事机密。尤其是在软杀伤武器——电磁波突现的现代化战场上，当电磁波穿透军事设备的敏感器件时，可能致使对方雷达迷茫、无线电通讯指挥系统失效、导弹火炮等武器失控。这种破坏力极大的电磁武器可能成为未来战场上重要的作战手段，因此，研究高性能的电磁屏蔽材料以提高各种武器平台的防护能力是各国军事领域的一项重大任务。此外，电磁辐射也给人们的身体健康带来了严峻的挑战。各种通讯设备、网络以及家用电器所发射的电磁波可能诱发各种疾病，如睡眠不足、头晕、呕吐，严重的甚至可能诱发癌症、心血管病等。因此，电磁屏蔽材料的研究开发是近年来治理电磁环境的重要方法。 常用的电磁屏蔽材料有金属材料和高分子复合材料等。金属类材料能够作为主要的电磁屏蔽材料是由于其具有良好的导电性(铜、铝、镍等)和较高的磁导率(坡莫合金、铁硅合金等), 当电磁能流通过金属材料时，其主要的屏蔽机制(反射衰减R 和吸收衰减A)能够有 效地反射、吸收电磁波，衰减电磁能量，从而达到较好的屏蔽效果。大多数高分子材料的导电性能较金属差，这在很大程度上降低了高分子材料的电磁屏蔽效能。因此，为了提高高分
电磁屏蔽基本原理
1、电磁屏蔽基本原理 如图1所示电磁屏蔽的基本原理是：采用低电阻的导体材料，并利用电磁波在屏蔽导体表面的反射和在导体内部的吸收以及传输过程中的损耗而使电磁波能量的继续传递受到阻碍，起到屏蔽作用。某些屏蔽材料可将大部分入射波反射掉，利用内部吸收及多重反射损耗掉部分进入材料的电磁波，只允许极少量的电磁波透过材料继续传播。 钢金属结构就起到了电磁屏蔽的作用，会大大影响附近基站对楼内的信号覆盖强度，下面用具体公式证明这一点。 钢金属结构对电磁波的损耗主要由反射损耗和吸收损耗组成。吸收损耗是指电磁波穿过屏蔽罩时能量损耗的数量，吸收损耗计算公式为： AdB=(f×σ×μ) /2×t 其中 f：频率(MHz) μ：金属导磁率σ：金属导电率 t：屏蔽罩厚度 联通附近基站使用的频率是900MHz，钢的导磁率约为450×10-4左右，钢的导电率约为×10-5左右，钢结构厚度约为0.02米左右。 将上述参数代入公式，吸收损耗约为31dB。 反射损耗(近场)的大小取决于电磁波产生源的性质以及与波源的距离。对于杆状或直线形发射天线而言，离波源越近波阻越高，反射损耗随波阻与屏蔽阻抗的比率变化，因此它不仅取决于波的类型，而且取决于屏蔽罩与波源之间的距离。 近场反射损耗可按下式计算 RdB=168+10×lg(σ/μrf)
其中 r：波源与屏蔽之间的距离，估算取为200米。 将参数代入公式，得到反射损耗为。 因此，由于钢金属结构引起的损耗为吸收损耗和反射损耗之和，即为，再加上建筑物其他混凝土结构的损耗20dB，总损耗约为97dB。 2、链路预算 下行链路（DownLink）是指基站发，移动台接收的链路。 上行链路（UpLink）是指移动台发，基站接收的链路。 对于GSM900M系统的上下行链路，按照链路预算公式，计算后建筑物内信号电平值为-99dBm左右，基本无法满足正常的通话需求。 对于GSM1800M系统，其覆盖能力还不如GSM900M，也无法达到覆盖效果。 对于CDMA系统，链路预算表格如下表
电磁屏蔽材料的研究进展
万方数据
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电磁屏蔽材料的研究进展 作者：于名讯， 徐勤涛， 庞旭堂， 连军涛， 刘玉凤， Yu Mingxun， Xu Qintao， Pang Xutang， Lian Juntao ， Liu Yufeng 作者单位：中国兵器工业集团第五三研究所,济南,250031 刊名： 宇航材料工艺 英文刊名：Aerospace Materials & Technology 年，卷(期)：2012,42(4) 参考文献(33条) 1.周秀芹导电电磁屏蔽塑料研究新进展 2006(01) 2.王锦成电磁屏蔽材料的屏蔽原理及研究现状 2002(07) 3.Lee C Y;Song H G;Jang K S Electromagnetic interference shielding efficiency of polyaniline mixture and multiplayer films 1999 4.Huang J L;Yau B S;Chen C Y The electromagnetic shielding effectiveness of indium tin oxide films with different thickness 2001 5.赵福辰电磁屏蔽材料的发展现状 2001(05) 6.岩井建;毕鸿章在纤维表面形成金属被覆膜的金属纤维"METAX" 1999(02) 7.于鑫;付孝忠;杜仕国电磁屏蔽材料在火箭弹包装中的应用 1999(01) 8.Dhawan S K;Singh N;Rodrigues K Electromagnetic shielding behavior of conducting polyaniline composites 2003(04) 9.王佛松;王利群;景遐斌聚苯胺的掺杂反应 1993 10.师春生;马铁军;李家俊镀金属炭毡/树脂基复合材料的电磁屏蔽性能 2001(03) 11.王光华;董发勤;司琼电磁屏蔽导电复合塑料的研究现状 2007(02) 12.谭松庭;章明秋金属纤维填充聚合物复合材料的导电性能和电磁屏蔽性能 1999(12) 13.薛茹君电磁屏蔽材料及导电填料的研究进展 2004(03) 14.潘成;方鲲;周志飚导电高分子电磁屏蔽材料研究进展 2004 15.毛倩瑾;于彩霞;周美玲Cu/Ag 复合电磁屏蔽涂料的研究 2004(04) 16.施冬梅;杜仕国;田春雷铜系电磁屏蔽涂料抗氧化技术研究进展 2003(03) 17.李秀荣;刘静;李长珍高频电磁屏蔽用ITO膜结构与性能分析 2000(06) 18.Wojkiewicz J L;Fauveaux S;Redon N High electromagnetic shielding effectiveness of polyaniline-polyurethane composites in the microwave band 2004(04) 19.闾兴圣;王庚超聚苯胺/聚合物导电材料研究进展 2003(01) 20.Morgan H;Foot P J S;Brooks N W The effects of composition and processing variables on the properties of thermoplastic polyaniline blends and composites 2001 21.王杨勇;张柏宇;王景平本征型导电高分子电磁干扰屏蔽材料研究进展 2004(03) 22.Bernhard Wessling Dispersion as the link between basis research and commercial application of conductive polymers (polyaniline) 1998 23.徐勤涛;孙建生;侯俊峰电磁屏蔽塑料的研究进展 2010(09) 24.Hu Yongjun;Zhang Haiyan;Xiao Xiaoting Elcetromagnetic interference shielding effectiveness of silicon rubber filled with carbon fiber 2011 25.彭祖雄;张海燕;陈天立镀银玻璃微珠/碳纤维填充导电硅橡胶的电磁屏蔽性能 2011(01) 26.Huang C Y;Wu C C The EMI shielding effectiveness of PC/ABS/nicked-coated-carbeln-fibre composites 2000 27.邹华;赵素舍;田明镀银玻璃微珠/硅橡胶导电复合材料导电性能的影响因素 2009(08) 28.孙建生;杨丰帆;徐勤涛镀银铝粉填充型电磁屏蔽硅橡胶的制备与性能 2010(01) 29.王进美;朱长纯碳纳米管的镍铜复合金属镀层及其抗电磁波性能 2005(06) 30.徐化明;李聃;梁吉PMMA/定向碳纳米管复合材料导电与导热性能的研究 2005(09) 31.戚亚光世界导电塑料工业化进展 2008(04)
电磁屏蔽上的应用
化学镀镍合金在电子产品电磁屏蔽上的应用 张伟伟 [摘要]对化学镀镍合金的工艺和性能特性及其在电磁屏蔽上的应用现状作了评述。文中着重介绍 了化学镀镍合金在电磁屏蔽上的应用情况。合理应用化学镀镍合金技术，有利于提高产品的质量，降低 成本，促进技术进步。 [关键词】化学镀镍合金；电磁屏蔽；应用 Applications of Electroless Nickel Alloy in Electrmagnetic Shielding of Electronics Products ZHANG Wei—wei Abstract： Technology and properties of electroless plating nickel alloy and their applications in EMS are reviewed in the paper．Applications of electroless plating nickel alloy in EMS are emphatically introduced, also reasonable application of electroless plating nickel alloy is favors for the improvement of the quality and the reduction of costs for electronics products． Keywords： Electroless plating nickel alloy；Electromagnetic shielding；application 1 引言随着宇航、计算机、通讯、遥控等高新技术的发展，机械、汽车、消费品自动控制水平迅速提高， 对电子产品的需求量及对其性能可靠性要求与日俱增，世界电子产品市场竞争激烈。为适应技术发展和市场 竞争，必须提高电子产品的性能水平和降低生产成本。化学镀镍合金具有镀层均匀，适用基材广，结合力 高，硬度高，优良的耐磨耐蚀性，可焊性好和特殊的电磁性能的特性。在工业中获得日益广泛的应用，为电 子产品提高质量、可靠性，降低成本发挥了重要作用。据统计，在美国，电子工业是化学镀镍合金的需求量 最大的产业部门，占化学镀镍总量的25％左右。 我国电子工业开发应用化学镀镍技术已有多年，但研究、开发、生产和应用仍滞后于国际发展水平。因此， 研究化学镀镍合金在电子产品上的应用是非常必要的。 2 化学镀镍合金的工艺及性能特点化学镀镍合金是利用还原剂在镀液中将镍离子还原，在镀件上沉积镍合金 镀层的表面技术。常用合金有Ni—P和Ni—B系，还可加入cu，Co，W，Mo，Fe等元素形成镍基多元合金系，进 一步改善其物理、化学和力学性能。化学镀镍合金的主要工艺特点可归结为： 1)镀覆过程不许外加电源驱动； 2)均镀能力强，形状复杂，有内孔、内腔的零件均可获得均匀的镀层； 3)适用基材广，金属、非金属均可施镀； 4)镀液可维护，反复使用； 5)镀液无毒，废液易于处理，达到环保要求； 6)操作方便，劳动成本低； 镀层的性能特点可归结为： 1)Ni—P合金、当含磷量大于8％时，镀态为非晶态结构； 2)孔隙率低； 3)电阻温度系数(RTC)小，热稳定性好，接触电阻小； 4)镀层的磁性能，非晶态的Ni—P合金是磁性的，是优良的软磁合金，矫顽力Hc≤160A/m，热处理晶化后，Hc 可达到8000A/m～24000A/m，磁导率μ值高；
电磁屏蔽原理及应用
电磁屏蔽的原理及应用 摘要：阐述了电磁屏蔽材料的屏蔽原理。介绍了电磁屏蔽材料的发展现状，其中较为详细地介绍了表层导电型屏蔽材料以及填充复合型屏蔽材料。 关键词：电磁屏蔽，危害，屏蔽原理，研究现状 AbStraCt The harms of electromagnetic radiation to electric equipment, fuel, animals and human were intoduced, andthe mechanism of electromagnetic shielding materials and its development was summarized. Key words electromagnetic radiation, shielding, harm, mechanism, development 近几十年来，随着各种电器的普及，电子计算机、通讯卫星、高压输电网和一些医用设备等的广泛应用，由此带来的电磁辐射污染也越来越严重。为此，必须进行电磁屏蔽。 1、电磁屏蔽原理 电磁屏蔽，实际上是为了限制从屏蔽材料的一侧空间向另一侧空间传递电磁能量。电磁波传播到达屏蔽材料表面时，通常有3种不同机理进行衰减:一是在入射表面的反射衰减;二是未被反射而进入屏蔽体的电磁波被材料吸收的衰减;三是在屏蔽体部的多次反射衰减。电磁波通过屏蔽材料的总屏蔽效果可按下式计算: SE=R+A+B (1) 式中:SE为电磁屏蔽效果，dB; R为表面单次反射衰减;A为吸收衰减;B为部多次
反射衰减(只在A<15dB情况下才有意义)。 一般来说，电屏蔽材料衰减的是高阻抗的电场，屏蔽作用主要由表面反射R 来决定，吸收衰减A则不是主要的。所以，电屏蔽可以用比较薄的金属材料制作;而磁屏蔽体的衰减主要由吸收衰减A决定，反射衰减R不是主要的。根据电磁学的有关知识，可分别得出A, R, B的计算公式: (2) A与电磁波的类型(电场或磁场)无关，只要电磁波通过屏蔽材料就有吸收，它与材料厚度成线性增加，并与材料的电导率及磁导率有关。 反射衰减R不仅与材料的表面阻抗有关，同时也与辐射源的类型及屏蔽体到辐射源的距离有关。对于远场源(平面波辐射源): (3) 对于近场源: 磁场: (4) 电场 (5) 金属屏蔽材料一般都比较薄，A也比较小，通常考虑部多次反射衰减B。在此情况下，部多次反射衰减B。在此情况下，部反射甚至可以发生多次， 形成多次反射。用“多次反射修正项”B来表示这种衰减。 对于近场源:
电磁屏蔽箱性能分析
电磁屏蔽箱性能分析 董博1李茁1 (南京航空航天大学信息科学与技术学院，南京 210016)1 (南京航空航天大学信息科学与技术学院，南京 210016)2 摘要：本论文以微型计算机的机箱为例，在HFSS 软件中建立导体机箱的模型，仿真并且分析了常见开口的电磁辐射特性，在激励源方向固定的前提下得到了一些结论。 关键词：电磁屏蔽，导体机箱，孔缝，屏蔽效能 Analysis of the Performance of Electromagnetic Shielding Enclosure DONG BO1, LI ZHUO 2 (College of Information Science and Technology , Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing 210016)1 (College of Information Science and Technology , Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing 210016)2 Abstract: In this paper, a metallic enclosure is first set up in the software HFSS as a micro-computer enclosure model and then the electromagnetic radiation characteristics from the enclosure with common apertures or slots are simulated and analyzed and drawn some conclusions.The excitation source in a fixed direction is the major and minor premise of those conclusions. Keywords: Electromagnetic Shielding; Metallic Enclosure; Aperture; Slot; Shielding Effectiveness 1 引言 计算机作为信息处理设备，在社会生产生活中起着重要作用。研发人员更多考虑的是计算机的主板、电源、CPU、显卡、声卡、网卡等的性能，而对机箱的考虑相对较少。但机箱对计算机的电磁兼容性的影响是不可忽视的[1-4]。它不仅提供机械保护，还起到电磁屏蔽作用，使计算机免受外界电磁波的干扰，工作更加地稳定、可靠；同时，它又防止计算机自身产生的电磁波向外辐射，不影响其它设备工作，防止信息泄露及对人体造成伤害。因此机箱设计应引起研发人员的重视[1]。计算机主机电磁泄漏方式包括:一种是以电磁波的形式辐射，称为辐射泄漏，主要通过计算机各种接口及其它孔缝等；另一种是通过各种线路传导出去的，称为传导泄漏，计算机系统电源信号线及地线等都可以作为传导媒介。这里主要考虑辐射泄漏[4]。 为分析计算机机箱的辐射泄漏，我们在HFSS 中建立一个简单的箱体仿真模型，如图1所示，机箱壁由六片理想金属导体板构成，厚度均为0.05cm，机箱内部尺寸为22cm x 14cm x 30 cm，介质为真空（vacuum）。由50ohm同轴电缆探头对导 图1 本文中的仿真模型及激励源形式 体腔馈电，经半径为0.16cm的导线延长探头的中心导体部分，连接到机箱侧面板上焊接的47ohm 的贴片电阻上。仿真频率1GHz~3GHz。为保证结果尽可能准确，数据均是选择在终端S参数（S11）曲线中-10db以下的频率点所测，此时负载较匹配。 ·1023·
EMI电磁屏蔽原理-导论
在电子设备及电子产品中，电磁干扰（Electromagnetic Interference）能量通过传导性耦合和辐射性耦合来进行传输。为满足电磁兼容性要求，对传导性耦合需采用滤波技术，即采用EMI滤波器件加以抑制；对辐射性耦合则需采用屏蔽技术加以抑制。在当前电磁频谱日趋密集、单位体积内电磁功率密度急剧增加、高低电平器件或设备大量混合使用等因素而导致设备及系统电磁环境日益恶化的情况下，其重要性就显得更为突出。 屏蔽是通过由金属制成的壳、盒、板等屏蔽体，将电磁波局限于某一区域内的一种方法。由于辐射源分为近区的电场源、磁场源和远区的平面波，因此屏蔽体的屏蔽性能依据辐射源的不同，在材料选择、结构形状和对孔缝泄漏控制等方面都有所不同。在设计中要达到所需的屏蔽性能，则需首先确定辐射源，明确频率范围，再根据各个频段的典型泄漏结构，确定控制要素，进而选择恰当的屏蔽材料，设计屏蔽壳体。 屏蔽体对辐射干扰的抑制能力用屏蔽效能SE（Shielding Effectiveness）来衡量，屏蔽效 能的定义:没有屏蔽体时，从辐射干扰源传输到空间某一点(P)的场强1（1）和加入屏 蔽体后，辐射干扰源传输到空间同一点(P)的场强2（2）之比，用dB（分贝）表示。 图1 屏蔽效能定义示意图 屏蔽效能表达式为(dB) 或（dB）
工程中，实际的辐射干扰源大致分为两类：类似于对称振子天线的非闭合载流导线辐射源和类似于变压器绕组的闭合载流导线辐射源。由于电偶极子和磁偶极子是上述两类源的最基本形式，实际的辐射源在空间某点产生的场，均可由若干个基本源的场叠加而成(图2)。因此通过对电偶极子和磁偶极子所产生的场进行分析，就可得出实际辐射源的远近场及波阻抗和远、近场的场特性，从而为屏蔽分类提供良好的理论依据。 图2 两类基本源在空间所产生的叠加场 远近场的划分是根据两类基本源的场随1/r（场点至源点的距离）的变化而确定的， 为远近场的分界点，两类源在远近场的场特征及传播特性均有所不同。 表1 两类源的场与传播特性 波阻抗为空间某点电场强度与磁场强度之比，场源不同、远近场不同，则波阻抗 也有所不同，表2与图3分别用图表给出了的波阻抗特性。
电磁屏蔽分析和应用
电磁兼容课程论文 题目名称：电磁屏蔽技术 院系名称：电子信息学院 班级：测控112 学号：201100454217 学生姓名：白凡 指导教师：魏平俊 2014年5月
摘要:随着电子产品的广泛应用以及电磁环境污染的加重，对电磁兼容性设 计的要求也越来越高，作为电磁兼容设计的主要技术之一——屏蔽技术的 研究也就愈显得重要。本文从电磁屏蔽技术原理出发，讨论了屏蔽体结构、 屏蔽技术分类、屏蔽材料的选择以及所要遵循的原则，在电子设备实施具 体的电磁屏蔽时提供了重要的依据。同时分析了电磁干扰形成的危害，介 绍了工程上解决电磁干扰问题的几种常用方法。 关键词：电磁屏蔽电磁干扰屏蔽技术 Abstract:With the wide application of electronic products as well as the electromagnetic environment pollution is aggravating, more and more is also high to the requirement of electromagnetic compatibility design, as one of the main technology of emc design - shielding technology research is more important.Based on principle of electromagnetic shielding technology, this paper discusses the structure of the shield, shielding the technical classification, the selection of shielding materials and to follow the principle of the electronic equipment to implement specific provides an important basis for electromagnetic shielding.At the same time analyzes the harm of electromagnetic interference, this paper introduces the engineering several commonly used methods to solve the problem of electromagnetic interference. Keywords: Electromagnetic shielding, Electromagnetic interference, Shielding technology
屏蔽技术简介
屏蔽技术简介 屏蔽就是对两个空间区域之间进行金属的隔离，以控制电场、磁场和电磁波由一个区域对另一个区域的感应和辐射。具体讲，就是用屏蔽体将元部件、电路、组合件、电缆或整个系统的干扰源包围起来，防止干扰电磁场向外扩散；用屏蔽体将接收电路、设备或系统包围起来，防止它们受到外界电磁场的影响。因为屏蔽体对来自导线、电缆、元部件、电路或系统等外部的干扰电磁波和内部电磁波均起着吸收能量（涡流损耗）、反射能量（电磁波在屏蔽体上的界面反射）和抵消能量（电磁感应在屏蔽层上产生反向电磁场，可抵消部分干扰电磁波）的作用，所以屏蔽体具有减弱干扰的功能。 （ 1 ）当干扰电磁场的频率较高时，利用低电阻率的金属材料中产生的涡流，形成对外来电磁波的抵消作用，从而达到屏蔽的效果。 （ 2 ）当干扰电磁波的频率较低时，要采用高导磁率的材料，从而使磁力线限制在屏蔽体内部，防止扩散到屏蔽的空间去。 （ 3 ）在某些场合下，如果要求对高频和低频电磁场都具有良好的屏蔽效果时，往往采用不同的金属材料组成多层屏蔽体。 许多人不了解电磁屏蔽的原理，认为只要用金属做一个箱子，然后将箱子接地，就能够起到电磁屏蔽的作用。在这种概念指导下结果是失败。因为，电磁屏蔽与屏蔽体接地与否并没有关系。真正影响屏蔽体屏蔽效能的只有两个因素：一个是整个屏蔽体表面必须是导电连续的，另一个是不能有直接穿透屏蔽体的导体。屏蔽体上有很多导电不连续点，最主要的一类是屏蔽体不同部分结合处形成的不导电缝隙。这些不导电的缝隙就产生了电磁泄漏，如同流体会从容器上的缝隙上泄漏一样。解决这种泄漏的一个方法是在缝隙处填充导电弹性材料，消除不导电点。这就像在流体容器的缝隙处填充橡胶的道理一样。这种弹性导电填充材料就是电磁密封衬垫。 在许多文献中将电磁屏蔽体比喻成液体密封容器，似乎只有当用导电弹性材料将缝隙密封到滴水不漏的程度才能够防止电磁波泄漏。实际上这是不确切的。因为缝隙或孔洞是否会泄漏电磁波，取决于缝隙或孔洞相对于电磁波波长的尺寸。当波长远大于开口尺寸时，并不会产生明显的泄漏。因此，当干扰的频率较高时，这时波长较短，就需要使用电磁密封衬垫。具体说，当干扰的频率超过10MHz 时，就要考虑使用电磁密封衬垫。 凡是有弹性且导电良好的材料都可以用做电磁密封衬垫。按照这个原理制造的电磁密封衬垫有：
金属网屏蔽电磁波原理
金属网可以屏蔽电磁波传播的原理是什么? 首先，不是衍射。 我们都做过直流电路实验，导线就是金属，也就谈不上屏蔽(静电屏蔽是指接地 金属罩，屏蔽静电场)。电磁波辐射，是关于时变电磁场的问题，导体对其影响大不相同 如果利用趋肤效应，解释的实际上是金属板屏蔽电磁场原理。 ?对于一个金属板(良导体)，电磁波从一面辐射而来，大部分能量被反射，小部分能量进入金属，该电磁波会随进入金属的深度成e指数衰减(能量转化为表面电流)，当金属层过薄时，电磁波就会穿透金属层继续传播。对于同一频率电磁波，电导率越高，衰减越快。对于相同金属材料，电磁波频率越高，衰减越快。 ?定义：趋肤深度，电磁波传输一个趋肤深度的距离后，振幅衰减到原来的 36.8%，能量衰减到13.5%。对于相同金属材料，电磁波频率越高，趋肤深度越 小。 ?例：10GHz电磁波。银，电导率 6.173e7(S/m),趋肤深度6.4e-7(m)，即0.64微米；1GHz电磁波，趋肤深度20.24e-7(m)，即2.24微米。【1】 那么，同材料的金属板，频率越高，趋肤深度越小，对辐射防御能力是越强
回归正题，金属网屏蔽电磁场原理，（趋肤效应解释波导也有用到，不是重点）先说矩形波导，四壁是金属，电磁波在波导中的介质中传播。金属网实际上就是下图中许许多多的矩形波导叠放组合在一起，z方向长度再缩短些就 是了。 为何电磁波不会从金属网的窟窿中穿透呢？对于金属网，每一个网孔都是一个波导。借用光的粒子说，电磁波像弹球一样，进入网孔波导后，来回在金属壁上反弹，曲折前进。【2】 ?为满足金属壁这一边界条件下的Maxwell方程，对于相同规格的矩形波导，频率越低（波长越大），theta越大；当波长大于等于截止波长时，theta=90。，电磁波只上下弹跳，不前进了。 ?截止波长=2a （a为上上图中的矩形波导长边），若孔径指半径，孑L径=a/2，则波长大于4倍孔径的电磁波就会被屏蔽。“金属网孔形式若为矩形整齐排列，金属网孔径小于电磁波波长的1/4时，则电磁波不能透过金属网”有相当
电磁屏蔽技术和电磁场屏蔽分析
电磁屏蔽技术和电磁场屏蔽分析-电场屏蔽-磁场屏蔽 电磁屏蔽是解决电磁兼容问题的重要手段之一.大部分电磁兼容问题都可以通过电磁屏蔽来解决.用电磁屏蔽的方法来解决电磁干扰问题的最大好处是不会影响电路的正常工作,因此不需要对电路做任何修改. 1 选择屏蔽材料 屏蔽体的有效性用屏蔽效能来度量.屏蔽效能是没有屏蔽时空间某个位置的场强E1与有屏蔽时该位置的场强E2的比值,它表征了屏蔽体对电磁波的衰减程度.用于电磁兼容目的的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,因此通常用分贝来表述屏蔽效能,这时屏蔽效能的定义公式为: SE = 20 lg ( E1/ E2 ) (dB) 用这个定义式只能测试屏蔽材料的屏蔽效能,而无法确定应该使用什么材料做屏蔽体.要确定使用什么材料制造屏蔽体,需要知道材料的屏蔽效能与材料的什么特性参数有关.工程中实用的表征材料屏蔽效能的公式为: SE = A + R (dB) 式中的A称为屏蔽材料的吸收损耗,是电磁波在屏蔽材料中传播时发生的,计算公式为: A=3.34t(fμrσr) (dB) t = 材料的厚度,μr = 材料的磁导率,σr = 材料的电导率,对于特定的材料,这些都是已知的.f = 被屏蔽电磁波的频率. 式中的R称为屏蔽材料的反射损耗,是当电磁波入射到不同媒质的分界面时发生的,计算公式为: R=20lg(ZW/ZS) (dB) 式中,Zw=电磁波的波阻抗,Zs=屏蔽材料的特性阻抗. 电磁波的波阻抗定义为电场分量与磁场分量的比值:Zw = E / H.在距离辐射源较近(<λ/2π,称为近场区)时,波阻抗的值取决于辐射源的性质、观测点到源的距离、介质特性等.若辐射源为大电流、低电压(辐射源电路的阻抗较低),则产生的电磁波的波阻抗小于377,称为低阻抗波,或磁场波.若辐射源为高电压,小 电流(辐射源电路的阻抗较高),则波阻抗大于377,称为高阻抗波或电场波.关于近场区内波阻抗的具体计算公式本文不予论述,以免冲淡主题,感兴趣的读者可以参考有关电磁场方面的参考书.当距离辐射源较远 (>λ/2π,称为远场区)时,波波阻抗仅与电场波传播介质有关,其数值等于介质的特性阻抗,空气为377Ω. 屏蔽材料的阻抗计算方法为: |Z S|=3.68×10-7(fμr/σr) (Ω)
电磁屏蔽基本原理
电磁屏蔽基本原理标准化管理处编码[BBX968T-XBB8968-NNJ668-MM9N]
1、电磁屏蔽基本原理 如图1所示电磁屏蔽的基本原理是：采用低电阻的导体材料，并利用电磁波在屏蔽导体表面的反射和在导体内部的吸收以及传输过程中的损耗而使电磁波能量的继续传递受到阻碍，起到屏蔽作用。某些屏蔽材料可将大部分入射波反射掉，利用内部吸收及多重反射损耗掉部分进入材料的电磁波，只允许极少量的电磁波透过材料继续传播。 钢金属结构就起到了电磁屏蔽的作用，会大大影响附近基站对楼内的信号覆盖强度，下面用具体公式证明这一点。 钢金属结构对电磁波的损耗主要由反射损耗和吸收损耗组成。吸收损耗是指电磁波穿过屏蔽罩时能量损耗的数量，吸收损耗计算公式为： AdB=(f×σ×μ) /2×t 其中 f：频率(MHz) μ：金属导磁率σ：金属导电率 t：屏蔽罩厚度 联通附近基站使用的频率是900MHz，钢的导磁率约为450×10-4左右，钢的导电率约为×10-5左右，钢结构厚度约为0.02米左右。 将上述参数代入公式，吸收损耗约为31dB。 反射损耗(近场)的大小取决于电磁波产生源的性质以及与波源的距离。对于杆状或直线形发射天线而言，离波源越近波阻越高，反射损耗随波阻与屏蔽阻抗的比率变化，因此它不仅取决于波的类型，而且取决于屏蔽罩与波源之间的距离。 近场反射损耗可按下式计算 RdB=168+10×lg(σ/μrf)
其中 r：波源与屏蔽之间的距离，估算取为200米。 将参数代入公式，得到反射损耗为。 因此，由于钢金属结构引起的损耗为吸收损耗和反射损耗之和，即为，再加上建筑物其他混凝土结构的损耗20dB，总损耗约为97dB。 2、链路预算 下行链路（DownLink）是指基站发，移动台接收的链路。 上行链路（UpLink）是指移动台发，基站接收的链路。 对于GSM900M系统的上下行链路，按照链路预算公式，计算后建筑物内信号电平值为-99dBm左右，基本无法满足正常的通话需求。 对于GSM1800M系统，其覆盖能力还不如GSM900M，也无法达到覆盖效果。 对于CDMA系统，链路预算表格如下表
关于无线电通信设备的电磁屏蔽分析
关于无线电通信设备的电磁屏蔽分析 发表时间：2019-07-16T11:02:20.620Z 来源：《建筑模拟》2019年第22期作者：文斌1 单宝玉2 [导读] 现如今，我国现代通信技术在建设和发展过程中的势头普遍比较良好，这体现在诸多方面，特别是在无线电通信设备的实际应用效果比较良好，可以实现远距离的传输。 文斌1 单宝玉2 1.国防科技大学信息通信学院训练基地陕西省西安市 710100 2.69006部队新疆乌鲁木齐 830001 摘要：现如今，我国现代通信技术在建设和发展过程中的势头普遍比较良好，这体现在诸多方面，特别是在无线电通信设备的实际应用效果比较良好，可以实现远距离的传输。本文针对电磁屏蔽技术在无线电通信设备中的实际应用情况进行分析，为无线电通信设备在实际应用过程中的稳定性和安全性提供保障。 关键词：无线电；通信设备；电磁屏蔽 随着科学技术的不断进步和快速发展，越来越多的新型技术被广泛应用在各个领域中，同时很多技术在应用时，已经逐渐被完善和优化。在诸多技术当中，电磁屏蔽技术在无线电通信设备中得到了合理的利用，通过该技术在其中的有效应用，可以为无线电设备在运行过程中的安全性和稳定性提供保障。与此同时，该技术在应用时，还可以为播出质量提供保障，满足人们在日常生活过程中的个性化要求。通常情况下，无线台站在日常运作和发展过程中，可以结合实际情况，对各种不同类型的无用信号进行屏蔽处理。由此可以看出，无线电通信设备在实际应用过程中，电磁屏蔽技术在其中具有非常重要的影响和作用。 1电磁屏蔽技术在无线电通信设备中的应用 1.1电磁场屏蔽 无线电通信设备在实际应用过程中，为了保证其在实际应用过程中的安全性和稳定性，必须要与实际情况进行结合，特别是要在指定空间范围内实现传播。通过这种方式在实践中的有效落实，不仅可以借助屏蔽体对电磁场的无用信号进行有针对性的屏蔽处理，而且还可以避免其在指定范围之内进行传播。无线电通信设备在实际运行过程中，要想实现对一些无用信号科学合理的屏蔽和处理，就必须要意识到电磁屏蔽技术在其中的重要性。在实际应用过程中，可以与实际情况进行结合，也就是在电磁经过屏蔽体的时候，要意识到并不是所有的电磁能量都会被屏蔽。在其中会剩下一部分能量，在整个传播过程中，会产生出相对应的衰减作用，也就是说在实践中其只是单纯的对其中的部分电磁能量进行吸收，这样做的根本目的是为了可以达到预期的屏蔽效果。除此之外，反射也是其中非常重要的电磁场屏蔽技术手段之一。在与实际情况进行结合分析时，发现在实践中，如果是在一些特殊的交界面当中，与其相对应的阻抗具有不可连续的特征，所以在这种背景下，如果电磁波在经过屏蔽体表面的时候，与其相对应的电磁入射波就会直接受到这种不可连续性的阻抗反射影响。这整个过程在实施过程中，可以被看作是想要实现良好屏蔽效果的主要措施之一。另外，除了上述的这两种方式和手段之外，还可以利用反射与吸收同时作用的方式。在具体操作过程中，要与实际情况进行结合，通常情况下，电磁能量在经过屏蔽体的时候，其中会有一部分直接被屏蔽体所吸收，而其中还有一部分则会直接被反射。通过这种方式，可以促使电磁能力在实践中可以得到有效控制，进而达到屏蔽的最终目的。 1.2磁场屏蔽 电磁屏蔽技术在无线电通信设备中科学合理的利用，其根本目的是为了保证无线电通信设备在正常运行过程中的有效性和安全稳定性，同时还可以实现对一些无用信号有针对性的屏蔽处理。通常情况下，磁场屏蔽过程中，屏蔽对象一般会分为低频磁场和直流磁场这两种不同类型的方式。这种类型的屏蔽技术在实际应用过程中，与电磁场屏蔽技术相比，其在实际应用过程中所呈现出的应用水平并不是很高。在实际应用过程中，其主要的应用方法就是利用屏蔽体材料在其中使用过程中所呈现出的高导词性特征，同时与其体现出的分路作用进行有效结合，这做的根本目的是为了促使磁阻或者是磁通在经过屏蔽体的时候，可以受到有效控制，实现大面积的衰减。但是对于工作人员而言，正常工作过程中，需要注意的一点就是要保证屏蔽体与设备相互之间的距离不能够太远。只有这样，才能够最大限度保证磁通量的作用可以得到有效控制[1]。除此之外，在具体操作过程中，特别是在针对屏蔽体进行设计和利用时，设计人员要意识到孔道设计在其中的重要性。在具体设计措施实施过程中，要与实际情况进行结合，很多设计人员认为孔道会促使屏蔽体自身的磁阻特性有所增加，这样就会直接导致屏蔽体在实际应用过程中的效果大大折扣。在与实际情况进行分析之后，发现在实践中如果从场地的角度出发，场地自身对屏蔽的强度比较严重，那么对屏蔽体而言，也会提出非常高的要求。在针对这一问题进行具体处理的时候，工作人员可以直接通过对双层磁屏蔽体来进行操作，这样可以在实践中实现良好的屏蔽效果。在实际应用过程中，如果想要对外部强磁场进行有针对性的屏蔽处理，那么通常为了达到良好的屏蔽效果，工作人员必须要对材料给予更多的关注和重视。由于外部强磁场屏蔽过程中提出的要求比较高，所以在对材料进行选择和利用的时候，要与外部条件进行有效结合，对其中的一些不容易饱和材料进行合理的选择和利用[2]。特别是对于一些屏蔽体内部而言，在实践中要结合实际情况，对一些饱和性比较强的高导磁材料进行合理的利用。在实践中要结合实际情况，对这些材料进行科学合理的利用，这样才可以在实践中实现对内部强磁场合理的屏蔽处理。 2电磁屏蔽技术在无线电通信设备中的应用对策 2.1屏蔽体材料的选择和利用 近年来，我国通信行业的整体发展势头比较良好，特别是无线电通信设备在其中不仅具有良好的发展形势，而且其整体应用范围也一直不断扩大。在无线电通信设备的实际应用过程中，为了保证其在实际应用过程中的效果，要结合实际情况，适当将电磁屏蔽技术科学合理的应用其中，这样可以起到良好的应用效果。该技术在应用时，要注意对屏蔽材料进行科学合理的选择，同时还要与无线电通信设备在实际应用过程中的总体结构、工作环境等这些因素进行综合考虑和分析[3]。在具体应用过程中，通常情况下为了达到良好的屏蔽效果，会选择利用一些铝或者是铜材料作为主体的导体材料，这种类型材料制作而成的高频电子设备，其不仅可以在实践中形成具有非常重要影响和作用的电磁屏蔽体，而且还可以为无线电通信设备的稳定运行状态提供有效保障。 2.2电磁屏蔽中对缝隙的控制措施 无线电通信设备在实际应用过程中，要想实现对无用信号科学合理的屏蔽和处理，就必须要意识到电磁屏蔽技术在其中的重要性。该