電磁屏蔽機(jī)房設(shè)計(jì)方案(編輯修改稿)
2024-12-09 23:35 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ,是當(dāng)電磁波入射到不同媒質(zhì)的分界面時(shí)發(fā)生的 ,計(jì)算公式為 : R=20lg(ZW/ZS) (dB) 式中 ,Zw=電磁波的波阻抗 ,Zs=屏蔽材料的特性阻抗。 電磁波的波阻抗定義為電場(chǎng)分量與磁場(chǎng)分量的比值 :Zw = E / H。在距離輻射源較近 (λ/2π,稱為近場(chǎng)區(qū) )時(shí) ,波阻抗的值取決于輻射源的性質(zhì)、觀測(cè)點(diǎn)到源的距離、介質(zhì)特性等。若輻射源為大電流、低電壓 (輻射源電路的阻抗較低 ),則產(chǎn)生的電磁波的波阻抗小于 377,稱為低阻抗波 ,或磁場(chǎng)波。若輻射源為高電壓 ,小電流 (輻射源電路的阻抗較高 ),則波阻抗大于 377,稱為高阻抗波或電場(chǎng)波。關(guān)于近場(chǎng)區(qū)內(nèi)波阻抗的具體計(jì)算公式本文不予論述 ,以免沖淡主題 ,感興趣的讀者可以參考有關(guān)電磁場(chǎng)方面的參考書。當(dāng)距離輻射源較遠(yuǎn) (λ/2π,稱為遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū) )時(shí) ,波波阻抗僅與電場(chǎng)波傳播介質(zhì)有關(guān) ,其數(shù)值等于介質(zhì)的特性阻抗 ,空氣為 377Ω。屏蔽材料的阻抗計(jì)算方法為 : |ZS|=107(fμr/σr) (Ω) f=入射電磁波的頻率 (Hz),μr=相對(duì)磁導(dǎo)率 ,σr=相對(duì)電導(dǎo)率 從上面幾個(gè)公式 ,就可以計(jì)算出各種屏蔽材料的屏蔽效能了 ,為了方便設(shè)計(jì) ,下面給出一些定性的結(jié)論。 ● 在 近場(chǎng)區(qū)設(shè)計(jì)屏蔽時(shí) ,要分別考慮電場(chǎng)波和磁場(chǎng)波的情況 。 ● 屏蔽電場(chǎng)波時(shí) ,使用導(dǎo)電性好的材料 ,屏蔽磁場(chǎng)波時(shí) ,使用導(dǎo)磁性好的材料 。 ● 同一種屏蔽材料 ,對(duì)于不同的電磁波 ,屏蔽效能使不同的 ,對(duì)電場(chǎng)波的屏蔽效能最高 ,對(duì)磁場(chǎng)波的屏蔽效能最低 ,也就是說 ,電場(chǎng)波最容易屏蔽 ,磁場(chǎng)波最難屏蔽 。 ● 一般情況下 ,材料的導(dǎo)電性和導(dǎo)磁性越好 ,屏蔽效能越高 。 ● 屏蔽電場(chǎng)波時(shí) ,屏蔽體盡量靠近輻射源 ,屏蔽磁場(chǎng)源時(shí) ,屏蔽體盡量遠(yuǎn)離磁場(chǎng)源 。 有一種情況需要特別注意 ,這就是 1kHz 以下的磁場(chǎng)波。這種磁場(chǎng)波一般由大電流輻射源 產(chǎn)生 ,例如 ,傳輸大電流的電力線 ,大功率的變壓器等。對(duì)于這種頻率很低的磁場(chǎng) ,只能采用高導(dǎo)磁率的材料進(jìn)行屏蔽 ,常用的材料是含鎳 80%左右的坡莫合金。 孔洞和縫隙的電磁泄漏與對(duì)策 一般除了低頻磁場(chǎng)外 ,大部分金屬材料可以提供 100dB 以上的屏蔽效能。但在實(shí)際中 ,常見的情況是金屬做成的屏蔽體 ,并沒有這么高的屏蔽效能 ,甚至幾乎沒有屏蔽效能。這是因?yàn)樵S多設(shè)計(jì)人員沒有了解電磁屏蔽的關(guān)鍵。 首先 ,需要了解的是電磁屏蔽與屏蔽體接地與否并沒有關(guān)系。這與靜電場(chǎng)的屏蔽不同 ,在靜電中 ,只要將屏蔽體接地 ,就能夠有效地屏蔽靜 電場(chǎng)。而電磁屏蔽卻與屏蔽體接地與否無關(guān) ,這是必須明確的。 電磁屏蔽的關(guān)鍵點(diǎn)有兩個(gè) ,一個(gè)是保證屏蔽體的導(dǎo)電連續(xù)性 ,即整個(gè)屏蔽體必須是一個(gè)完整的、連續(xù)的導(dǎo)電體。另一點(diǎn)是不能有穿過機(jī)箱的導(dǎo)體。對(duì)于一個(gè)實(shí)際的機(jī)箱 ,這兩點(diǎn)實(shí)現(xiàn)起來都非常困難。 首先 ,一個(gè)實(shí)用的機(jī)箱上會(huì)有很多孔洞和孔縫 :通風(fēng)口、顯示口、安裝各種調(diào)節(jié)桿的開口、不同部分結(jié)合的縫隙等。屏蔽設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容就是如何妥善處理這些孔縫 ,同時(shí)不會(huì)影響機(jī)箱的其他性能 (美觀、可維性、可靠性 )。 其次 ,機(jī)箱上總是會(huì)有電纜穿出 (入 ),至少會(huì)有一條電源電纜。這些電纜 會(huì)極大地危害屏蔽體 ,使屏蔽體的屏蔽效能降低數(shù)十分貝。妥善處理這些電纜是屏蔽設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容之一 (穿過屏蔽體的導(dǎo)體的危害有時(shí)比孔縫的危害更大 )。 當(dāng)電磁波入射到一個(gè)孔洞時(shí) ,其作用相當(dāng)于一個(gè)偶極天線 (圖 1),當(dāng)孔洞的長(zhǎng)度達(dá)到 λ/2 時(shí) ,其輻射效率最高 (與孔洞的寬度無關(guān) ),也就是說 ,它可以將激勵(lì)孔洞的全部能量輻射出去。 對(duì)于一個(gè)厚度為 0 材料上的孔洞 ,在遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)中 ,最壞情況下 (造成最大泄漏的極化方向 )的屏蔽效能 (實(shí)際情況下屏蔽效能可能會(huì)更大一些 )計(jì)算公式為 : SE=100 20lgL 20lg f + 20lg [1 + (L/H)] (dB) 若 L ≥λ/2,SE = 0 (dB) 式中各量 :L = 縫隙的長(zhǎng)度 (mm),H = 縫隙的寬度 (mm),f = 入射電磁波的頻率 (MHz)。 在近場(chǎng)區(qū) ,孔洞的泄漏還與輻射源的特性有關(guān)。當(dāng)輻射源是電場(chǎng)源時(shí) ,孔洞的泄漏比遠(yuǎn)場(chǎng)時(shí)小 (屏蔽效能高 ),而當(dāng)輻射源是磁場(chǎng)源時(shí) ,孔洞的泄漏比遠(yuǎn)場(chǎng)時(shí)要大 (屏蔽效能低 )。近場(chǎng)區(qū) ,孔洞的電磁屏蔽計(jì)算公式為 : 若 ZC (f): SE = 48 + 20lg ZC 20lgLf+ 20lg [1 + (L/H) ] 若 Zc(f): SE = 20lg [ (D/L) + 20lg (1 + (L/H) ] 式中 :Zc=輻射源電路的阻抗 (Ω),
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