看到大家對屏蔽有一些看法,所以自己就想寫一些自己在實踐中的體會,但是準備寫的時候,發現,這是一個很大的話題,又是一個系統知識點,自己挖了一坑,又把自己埋了。既然要寫,就儘量從實踐上把他寫透,希望對初學者有所幫助。
先從屏蔽的基礎說起,下圖是以後我所以提到的知識點的基礎,希望大家能夠理解:
一般認為交變電壓源近場為高阻抗場,主要分量為電場;而交變電流源近場為低阻抗場,主要分量為磁場。分析電磁場近場特性對屏蔽設計十分重要,對於高阻抗場,由於波阻抗大,主要是依靠反射損耗增加屏蔽效能;而對於低阻抗場,由於波阻抗十分小,反射損耗已經可以忽略,主要是依靠吸收損耗增加屏蔽效能。
電磁屏蔽的機理
一是藉助電路理論中的電磁感應原理
交變電磁場通過金屬材料表面時,金屬材料會由於感應電動勢而形成渦流。這個渦流所產生的磁場,正好與原來的磁場方向相反,從而抵消了部分原來的磁場,起到屏蔽作用。另外,由於金屬材料具有一定的電阻,渦流在金屬材料內部產生熱消耗了部分入射電磁波的能力,同樣也起到了屏蔽的作用。
二是根據電磁場理論
電磁波在不同傳播媒質的介面,由於波阻抗的突變,電磁波會發生反射。另外,在傳輸媒質中,例如金屬材料內部,電磁波會發生衰減。這種反射和衰減作用正好就說明金屬材料的屏蔽機理。
三是根據傳輸線理論
電磁波在有損耗的非均勻傳輸線中,由於傳輸線的阻抗與電磁波的阻抗不匹配,電磁波會發生反射現象,加上傳輸線是有損耗的,電磁波在傳輸過程中會發生衰減。這與電磁波理論分析中的反射和衰減十分類似,但是這種方法會比電磁波的分析方法更加簡便得多,也是目前電磁屏蔽分析中應用最多的方法。
電磁波入射到金屬板上時發生反射,從屏蔽的角度看稱之為反射損耗。透射波在金屬板內部傳輸時衰減的被損耗的那部分稱之為吸收損耗。第二個介面上面被反射的電磁波在第一個介面又發生反射和透射,反覆下去直到全部消耗完。這種多次反射現象稱之為多次反射修正因子。
吸收損耗
金屬板的吸收損耗正比於板厚,並隨著入射波的頻率、磁導率和電導率增高而增加。連續屏蔽體的吸收損耗是十分高的,已經遠遠超過了工程實際的需要,一般工程設計中板厚已經足夠滿足要求,專門為屏蔽考慮加厚材料並沒有太大意義
反射損耗
近場為電場時,反射損耗除了與頻率、導電率、導磁率相關之外,還與金屬板到源的距離有關,而且離源越近,反射損耗越大。這就是屏蔽電場時屏蔽體離源越近越好的原因。
近場為磁場時,反射損耗隨著頻率、導磁率的增加而增加,隨著導電率的增加反而減小。同時請注意反射損耗隨著距離的增加而增加,這就是屏蔽磁場時屏蔽體離源越遠越好的原因。
雙層屏蔽
有時候為了增加屏蔽效果,可以採用雙層屏蔽的方案。但是,修正因子C是負值,這主要是反映了電磁波在兩層屏蔽體之間的空間內多次反射後有相當一部分穿透第二層屏蔽體進入了內部空間,導致屏蔽效能的降低。另外,兩層屏蔽體之間的空間還可能造成諧振,對雙層屏蔽造成負面影響。另外,還需要注意的是兩層屏蔽體之間應該隔離開,以免外層屏蔽體上面的地電流影響到內層屏蔽體,減小雙層屏蔽的屏蔽效能。
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