電磁屏蔽基礎(chǔ)知識(shí)
發(fā)布時(shí)間:2008/10/17 0:00:00 訪問次數(shù):445
解決電磁兼容問題的另外一個(gè)重要手段就是電磁屏蔽,大部分電磁兼容問題都可以通過(guò)電磁屏蔽來(lái)解決。用電磁屏蔽的方法來(lái)解決電磁干擾問題不需要修改電路,不影響電路正常工作。
屏蔽的定義是:“對(duì)兩個(gè)空間區(qū)域之間進(jìn)行金屬的隔離,以控制電場(chǎng)、磁場(chǎng)和電磁波由一個(gè)區(qū)域?qū)α硪粋(gè)區(qū)域的感應(yīng)和輻射”。具體來(lái)講,用屏蔽體將接收電路、設(shè)備或系統(tǒng)隔離起來(lái),以免受到外界電磁場(chǎng)的影響。因?yàn)槠帘误w對(duì)來(lái)自外部的干擾電磁波和內(nèi)部電磁波均起著吸收(渦流損耗)、反射(電磁波在屏蔽體上的界面反射)和抵消能量(電磁感應(yīng)在屏蔽層上產(chǎn)生反向電磁場(chǎng),可抵消部分干擾電磁波)的作用,所以屏蔽體具有防干擾的功能。
屏蔽體的有效性是以屏蔽效能來(lái)度量。屏蔽效能是:無(wú)屏蔽時(shí)空間某個(gè)位置的場(chǎng)強(qiáng)與有屏蔽時(shí)該位置的場(chǎng)強(qiáng)的比值。該量表征了屏蔽體對(duì)電磁波的衰減程度,如圖1所示。如果屏蔽效能計(jì)算中使用的是磁場(chǎng),則稱為磁場(chǎng)屏蔽效能;如果計(jì)算中使用的是電場(chǎng),則稱為電場(chǎng)屏蔽效能,即
se=201g(e1/e2)db
由于屏蔽體通常能將電磁波的強(qiáng)度衰減到原來(lái)的百分之一至百萬(wàn)分之一,因此通常用分貝(db)來(lái)表述。如下表所示是衰減量與屏蔽效能的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
表 衰減量與屏蔽效能的對(duì)應(yīng)關(guān)系
圖1 屏蔽效能示意
在電磁兼容分析中,會(huì)用到波阻抗這個(gè)概念。電磁波中的電場(chǎng)分量e與磁場(chǎng)分量h的比值稱為波阻抗,用公式表示為
zw=e/h
以觀測(cè)點(diǎn)到輻射源的位置、距離的不同,可劃分出兩個(gè)區(qū)域:近場(chǎng)區(qū)和遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū),當(dāng)距離小于λ/2冗時(shí),稱為近場(chǎng)區(qū),大于λ/2π時(shí)稱為遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)。近場(chǎng)區(qū)中,波阻抗的值取決于輻射源的性質(zhì)、距離、介質(zhì)特性等。若是大電流、低電壓的輻射源,則產(chǎn)生的電磁波的波阻抗小于377ω,為低阻抗波,或磁場(chǎng)波。若為高電壓、小電流的輻射源,則波阻抗大于377ω,為高阻抗波或電場(chǎng)波,空氣的特性阻抗為377ω,如圖2所示。
圖2 遠(yuǎn)、近場(chǎng)波阻抗
要注意的是,近場(chǎng)區(qū)和遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)的分界面不是一個(gè)定數(shù),而是隨頻率的變化而變化的,如在近場(chǎng)區(qū)設(shè)計(jì)屏蔽時(shí),要分別考慮電場(chǎng)屏蔽和磁場(chǎng)屏蔽。
電磁波在穿過(guò)屏蔽體時(shí),信號(hào)發(fā)生了衰減,這就造成了能量損耗,這種損耗又包括吸收
損耗和反射損耗。
· 吸收損耗:電磁波在傳輸時(shí),會(huì)有一部分能量轉(zhuǎn)換成熱量,導(dǎo)致電磁能量損失,損失的這部分能量稱為屏蔽材料的吸收損耗。
· 反射損耗:當(dāng)電磁波入射到不同媒質(zhì)的分界面時(shí),就會(huì)發(fā)生反射,從而造成電磁能量減弱。這種反射所造成的電磁能量損失就稱做反射損耗。如電磁波穿過(guò)屏蔽體時(shí)要經(jīng)過(guò)兩個(gè)界面而發(fā)生兩次反射。那么,電磁波穿過(guò)屏蔽體時(shí)的反射損耗等于兩個(gè)界面上的反射損耗總和。
對(duì)于電場(chǎng)波而言,第1個(gè)界面的反射損耗較大,第2個(gè)界面的反射損耗較小。對(duì)于磁場(chǎng)波而言,情況正好相反。
輻射源的位置會(huì)對(duì)屏蔽效能的計(jì)算產(chǎn)生影響。如果輻射源是在屏蔽的外部,而屏蔽是為了屏蔽內(nèi)部的電路免受外界干擾,則反射損耗和吸收損耗都對(duì)屏蔽效能有貢獻(xiàn)。如果輻射源在屏蔽內(nèi)部,屏蔽是為了抑制屏蔽內(nèi)的電路輻射,由于反射的能量總是在屏蔽內(nèi),則主要是吸收損耗對(duì)屏蔽效能有貢獻(xiàn)。
歡迎轉(zhuǎn)載,信息來(lái)自維庫(kù)電子市場(chǎng)網(wǎng)(www.dzsc.com)
解決電磁兼容問題的另外一個(gè)重要手段就是電磁屏蔽,大部分電磁兼容問題都可以通過(guò)電磁屏蔽來(lái)解決。用電磁屏蔽的方法來(lái)解決電磁干擾問題不需要修改電路,不影響電路正常工作。
屏蔽的定義是:“對(duì)兩個(gè)空間區(qū)域之間進(jìn)行金屬的隔離,以控制電場(chǎng)、磁場(chǎng)和電磁波由一個(gè)區(qū)域?qū)α硪粋(gè)區(qū)域的感應(yīng)和輻射”。具體來(lái)講,用屏蔽體將接收電路、設(shè)備或系統(tǒng)隔離起來(lái),以免受到外界電磁場(chǎng)的影響。因?yàn)槠帘误w對(duì)來(lái)自外部的干擾電磁波和內(nèi)部電磁波均起著吸收(渦流損耗)、反射(電磁波在屏蔽體上的界面反射)和抵消能量(電磁感應(yīng)在屏蔽層上產(chǎn)生反向電磁場(chǎng),可抵消部分干擾電磁波)的作用,所以屏蔽體具有防干擾的功能。
屏蔽體的有效性是以屏蔽效能來(lái)度量。屏蔽效能是:無(wú)屏蔽時(shí)空間某個(gè)位置的場(chǎng)強(qiáng)與有屏蔽時(shí)該位置的場(chǎng)強(qiáng)的比值。該量表征了屏蔽體對(duì)電磁波的衰減程度,如圖1所示。如果屏蔽效能計(jì)算中使用的是磁場(chǎng),則稱為磁場(chǎng)屏蔽效能;如果計(jì)算中使用的是電場(chǎng),則稱為電場(chǎng)屏蔽效能,即
se=201g(e1/e2)db
由于屏蔽體通常能將電磁波的強(qiáng)度衰減到原來(lái)的百分之一至百萬(wàn)分之一,因此通常用分貝(db)來(lái)表述。如下表所示是衰減量與屏蔽效能的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
表 衰減量與屏蔽效能的對(duì)應(yīng)關(guān)系
圖1 屏蔽效能示意
在電磁兼容分析中,會(huì)用到波阻抗這個(gè)概念。電磁波中的電場(chǎng)分量e與磁場(chǎng)分量h的比值稱為波阻抗,用公式表示為
zw=e/h
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圖2 遠(yuǎn)、近場(chǎng)波阻抗
要注意的是,近場(chǎng)區(qū)和遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)的分界面不是一個(gè)定數(shù),而是隨頻率的變化而變化的,如在近場(chǎng)區(qū)設(shè)計(jì)屏蔽時(shí),要分別考慮電場(chǎng)屏蔽和磁場(chǎng)屏蔽。
電磁波在穿過(guò)屏蔽體時(shí),信號(hào)發(fā)生了衰減,這就造成了能量損耗,這種損耗又包括吸收
損耗和反射損耗。
· 吸收損耗:電磁波在傳輸時(shí),會(huì)有一部分能量轉(zhuǎn)換成熱量,導(dǎo)致電磁能量損失,損失的這部分能量稱為屏蔽材料的吸收損耗。
· 反射損耗:當(dāng)電磁波入射到不同媒質(zhì)的分界面時(shí),就會(huì)發(fā)生反射,從而造成電磁能量減弱。這種反射所造成的電磁能量損失就稱做反射損耗。如電磁波穿過(guò)屏蔽體時(shí)要經(jīng)過(guò)兩個(gè)界面而發(fā)生兩次反射。那么,電磁波穿過(guò)屏蔽體時(shí)的反射損耗等于兩個(gè)界面上的反射損耗總和。
對(duì)于電場(chǎng)波而言,第1個(gè)界面的反射損耗較大,第2個(gè)界面的反射損耗較小。對(duì)于磁場(chǎng)波而言,情況正好相反。
輻射源的位置會(huì)對(duì)屏蔽效能的計(jì)算產(chǎn)生影響。如果輻射源是在屏蔽的外部,而屏蔽是為了屏蔽內(nèi)部的電路免受外界干擾,則反射損耗和吸收損耗都對(duì)屏蔽效能有貢獻(xiàn)。如果輻射源在屏蔽內(nèi)部,屏蔽是為了抑制屏蔽內(nèi)的電路輻射,由于反射的能量總是在屏蔽內(nèi),則主要是吸收損耗對(duì)屏蔽效能有貢獻(xiàn)。
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