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屏蔽效能分析

發布時間：2019-08-06 責任編輯：wenwei

【導讀】屏蔽效能表現了屏蔽體對電磁波的衰減程度。由於屏蔽體通常能將電磁波的強度衰減到原來的百分之一至萬分之一, 因此通常用分貝(dB)來表述。一般的屏蔽體的屏蔽效能可達40 dB, 軍用設備的屏蔽體的屏蔽效能可達60 dB, TEMPEST設備的屏蔽體的屏蔽效能可達80 dB以上。

一、屏蔽效能的計算：

屏蔽有兩個目的: 一是限製屏蔽體內部的電磁騷擾越出某一區域; 二是防止外來的電磁幹擾(騷擾)進入屏蔽體內的某一區域。屏蔽體一般有實芯型、非實芯型(例如, 金屬網)和金屬編織帶等幾種類型, 後者主要用作電纜的屏蔽。各種屏蔽體的屏蔽效果均用該屏蔽體的屏蔽效能來表示。

屏蔽效能表現了屏蔽體對電磁波的衰減程度。由於屏蔽體通常能將電磁波的強度衰減到原來的百分之一至萬分之一, 因此通常用分貝(dB)來表述。一般的屏蔽體的屏蔽效能可達40 dB, 軍用設備的屏蔽體的屏蔽效能可達60 dB, TEMPEST設備的屏蔽體的屏蔽效能可達80 dB以上。

對於屏蔽作用的評價可以用屏蔽效能來表示:

屏蔽效能SE越大，表示屏蔽效果越好。

另外, 還可以用傳輸係數(或透射係數)TE表示屏蔽效果, TE是指存在屏蔽體時某處的電場強度ES與不存在屏蔽體時同一處的電場強度E0之比; 或者是指存在屏蔽體時某處的磁場強度HS與不存在屏蔽體時同一處的磁場強度H0之比, 即:

傳輸係數(或透射係數)與屏蔽效能互為倒數關係, 即

二、完整屏蔽體的屏蔽效能：

完整屏蔽體是指一個完全封閉的屏蔽結構，電磁場隻有穿過屏蔽體壁才能出入該封閉結構。

1．電磁波的反射損耗

電磁波傳播到不同介質分界麵發生反射與透射

電磁波穿過屏蔽體時的反射與透射：

2．電磁波的吸收損耗

電磁波到達屏蔽體的穿出麵時

從上式可以看出, 在頻率f 較高時, 吸收損耗是相當大的，表2-1 給出幾種常用金屬材料在吸收損耗分別為A=8.68 dB、20 dB、40 dB時所需的屏蔽平板厚度t。

表2-1 幾種金屬的電導率σ、磁導率μ及所需屏蔽厚度t。

由表2-1可以看出:

① 當f ≥1 MHz時, 用0.5 mm厚的任何一種金屬板製成的屏蔽體, 能將場強減弱為原場強的1/100左右。因此, 在選擇材料與厚度時, 應著重考慮材料的機械強度、剛度、工藝性及防潮、防腐等因素。

② 當f ≥10 MHz時, 用0.1 mm厚的銅皮製成的屏蔽體能將場強減弱為原場強的1/100甚至更低。因此, 這時的屏蔽體可用表麵貼有銅箔的絕緣材料製成。·

③當f ≥100 MHz時, 可在塑料殼體上鍍或噴以銅層或銀層製成屏蔽體。

表2-2列出了常用金屬材料對銅的相對電導率和相對磁導率。根據要求的吸收衰減量可求出屏蔽體的厚度, 由式

表2-2常用金屬材料對銅的相對電導率和相對磁導率

3．電磁波的多次反射損耗

電磁波穿出屏蔽體時，在穿出麵發生反射，該反射波返回進入麵時再次被反射，如此反複，直到其能量被吸收至可以忽略為止。

三、屏蔽體不完整對屏蔽效果的影響：

屏蔽體上總會有門、蓋、儀表、開關等各種孔縫隙，以及連線穿透，這些都不同程度地破壞了屏蔽的完整性。

影響因素：開孔的最大線性尺寸（並非麵積）、波阻抗、電磁波的頻率等。

實際的縫隙泄漏不僅與縫寬、板厚有關，而且與其直線尺寸、縫隙數量、頻率等都有關。

應當盡量減少屏蔽體上縫隙的存在，並且縫隙的長度盡量控製在電磁波波長的1/20以下。

2．開孔的影響

為安裝開關、按鈕、電位器等，往往需要在屏蔽麵板上開設圓形、方形或矩形的孔洞。

4．金屬絲網的影響

應用於需要自然通風或向內窺視的屏蔽體。

一般，在1~100MHz內，金屬屏蔽網SE=60~100dB，玻璃夾層金屬屏蔽網SE=50~90dB。

用金屬絲網作窺視窗時其透明度較差。

5．薄膜及導電玻璃的影響

在玻璃或有機介質薄膜上真空蒸發或噴塗一層導電薄膜作為電磁屏蔽體，可用來代替玻璃夾層的金屬絲網結構。

透光性好，對電磁場中電場分量的屏蔽有效，而對磁場分量的屏蔽則比較微弱。

6．屏蔽電纜的影響

屏蔽線和屏蔽電纜是電子設備中用於連接兩個屏蔽體時最常用的導線。為保證柔軟、易於彎曲，其外層屏蔽體常用多股金屬絲編織而成。

屏蔽效能與編織屏蔽體的材料、密度等直接相關，一般單層編織屏蔽的屏蔽效能大約在50~60dB之間，雙層編織屏蔽則可達80~90dB。