電磁屏蔽機房設(shè)計方案(編輯修改稿)
2024-12-09 23:35 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 ,是當電磁波入射到不同媒質(zhì)的分界面時發(fā)生的 ,計算公式為 : 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分量與磁場分量的比值 :Zw = E / H。在距離輻射源較近 (λ/2π,稱為近場區(qū) )時 ,波阻抗的值取決于輻射源的性質(zhì)、觀測點到源的距離、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波。關(guān)于近場區(qū)內(nèi)波阻抗的具體計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)電磁場方面的參考書。當距離輻射源較遠 (λ/2π,稱為遠場區(qū) )時 ,波波阻抗僅與電場波傳播介質(zhì)有關(guān) ,其數(shù)值等于介質(zhì)的特性阻抗 ,空氣為 377Ω。屏蔽材料的阻抗計算方法為 : |ZS|=107(fμr/σr) (Ω) f=入射電磁波的頻率 (Hz),μr=相對磁導(dǎo)率 ,σr=相對電導(dǎo)率 從上面幾個公式 ,就可以計算出各種屏蔽材料的屏蔽效能了 ,為了方便設(shè)計 ,下面給出一些定性的結(jié)論。 ● 在 近場區(qū)設(shè)計屏蔽時 ,要分別考慮電場波和磁場波的情況 。 ● 屏蔽電場波時 ,使用導(dǎo)電性好的材料 ,屏蔽磁場波時 ,使用導(dǎo)磁性好的材料 。 ● 同一種屏蔽材料 ,對于不同的電磁波 ,屏蔽效能使不同的 ,對電場波的屏蔽效能最高 ,對磁場波的屏蔽效能最低 ,也就是說 ,電場波最容易屏蔽 ,磁場波最難屏蔽 。 ● 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 。 ● 屏蔽電場波時 ,屏蔽體盡量靠近輻射源 ,屏蔽磁場源時 ,屏蔽體盡量遠離磁場源 。 有一種情況需要特別注意 ,這就是 1kHz 以下的磁場波。這種磁場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。對于這種頻率很低的磁場 ,只能采用高導(dǎo)磁率的材料進行屏蔽 ,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策 一般除了低頻磁場外 ,大部分金屬材料可以提供 100dB 以上的屏蔽效能。但在實際中 ,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。這是因為許多設(shè)計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。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)鍵點有兩個 ,一個是保證屏蔽體的導(dǎo)電連續(xù)性 ,即整個屏蔽體必須是一個完整的、連續(xù)的導(dǎo)電體。另一點是不能有穿過機箱的導(dǎo)體。對于一個實際的機箱 ,這兩點實現(xiàn)起來都非常困難。 首先 ,一個實用的機箱上會有很多孔洞和孔縫 :通風口、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)計的主要內(nèi)容就是如何妥善處理這些孔縫 ,同時不會影響機箱的其他性能 (美觀、可維性、可靠性 )。 其次 ,機箱上總是會有電纜穿出 (入 ),至少會有一條電源電纜。這些電纜 會極大地危害屏蔽體 ,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)計中的重要內(nèi)容之一 (穿過屏蔽體的導(dǎo)體的危害有時比孔縫的危害更大 )。 當電磁波入射到一個孔洞時 ,其作用相當于一個偶極天線 (圖 1),當孔洞的長度達到 λ/2 時 ,其輻射效率最高 (與孔洞的寬度無關(guān) ),也就是說 ,它可以將激勵孔洞的全部能量輻射出去。 對于一個厚度為 0 材料上的孔洞 ,在遠場區(qū)中 ,最壞情況下 (造成最大泄漏的極化方向 )的屏蔽效能 (實際情況下屏蔽效能可能會更大一些 )計算公式為 : SE=100 20lgL 20lg f + 20lg [1 + (L/H)] (dB) 若 L ≥λ/2,SE = 0 (dB) 式中各量 :L = 縫隙的長度 (mm),H = 縫隙的寬度 (mm),f = 入射電磁波的頻率 (MHz)。 在近場區(qū) ,孔洞的泄漏還與輻射源的特性有關(guān)。當輻射源是電場源時 ,孔洞的泄漏比遠場時小 (屏蔽效能高 ),而當輻射源是磁場源時 ,孔洞的泄漏比遠場時要大 (屏蔽效能低 )。近場區(qū) ,孔洞的電磁屏蔽計算公式為 : 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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