【文章內(nèi)容簡介】 10~19 dB — 0~9 dB — 10~0 dB — — — — — — — — — — — 互連電纜（ 500kHz） 互連電纜（ 5MHz） — — — — — — 0~9 dB — 0~9 dB — 0~9 dB 20~29 dB 0~9 dB 20~29 dB 0~9 dB 20~29 dB — 0~9 dB — — — — — — 表 敏感電路及接收機滿足 MDS201 輻射敏感度所需的屏效 電路 10kHz 至 30kHz 30kHz 至 100kHz 100kHz 至 300kHz 300kHz 至 1MHz 1MHz 至 3MHz 3MHz 至 10MHz 10MHz 至 30MHz 30MHz 至 100MHz 100MHz 至 300MHz 300MHz 至 1GHz 1GHz 至 3GHz 3GHz 至 10GHz 邏輯電路， TTL 邏輯電路， COMS 邏輯電路， LSTTL 邏輯電路， STTL 邏輯電路， ECL — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — 10~19 dB — 10~0 dB — — 10~19 dB — — — — 0~9 dB — — — — 10~0 dB — — — — — — — 模擬增益帶寬 =1MHz 模擬增益帶寬 =10MHz 模擬增益帶寬 =100MHz — — — — — — — — — — — — — 10~0 dB 10~0 dB — 0~9 dB 0~9 dB — 0~9 dB 10~19 dB 10~0 dB 10~19 dB 30~39 dB 10~0 dB 10~19 dB 30~39 dB 10~0 dB 0~9 dB 30~39 dB — 10~0 dB 20~29 dB — — 10~19 dB 接收機 10 微伏敏感度 接收機 1 微伏敏感度 接收機 微伏敏感度 — — — — — — — — — — — — 30~39 dB 40~49 dB 50~59 dB 40~49 dB 50~59 dB 60~69 dB 50~59 dB 60~69 dB 70~79 dB 60~69 dB 70~79 dB 80~89 dB 60~69 dB 70~79 dB 80~89 dB 70~79 dB 80~89 dB 90~99 dB 70~79 dB 80~89 dB 90~99 dB 70~79 dB 80~89 dB 90~99 dB 與表 、表 的對比可以看出，軍用及民用標準對于屏蔽效能的差別大致在 30~40dB。 通過大量的實例測試，也可證明上述分析是正確的。因此可以對滿足不同標準的設(shè)備所需的屏蔽效能，給出下列規(guī)律： ? 民用設(shè)備： 35 ? 65 dB ? 軍用設(shè)備： 60 ? 100 dB 明確了所需的屏蔽效能，就可以確定具體的屏蔽結(jié)構(gòu)以及選取所需的屏蔽材料。 屏蔽分類與屏蔽原理 屏蔽是用導(dǎo)電或?qū)Т挪牧现瞥傻臍ぁ?、套、筒等各種形狀的屏蔽體，將電磁能限制在一定空間范圍內(nèi)的抑制輻射干擾的一種有效措施。由于輻射干擾在各個頻段均可能發(fā)生，而各頻段的屏蔽原理卻各不相同，因而有必要先對屏蔽加以分類。 屏蔽分類 工程中，實際的輻射干擾源大致分為兩類：類似于對稱振子天線的非閉合載流導(dǎo)線輻射源；類似于變 7 壓器繞組的閉合載流導(dǎo)線輻射源。由于電偶極子和磁偶極子是上述兩類源的最基本形式，實際的輻射源在空間某點產(chǎn)生的場，均可由若干個基本源的場疊加而成 (圖 )。因此通過對電偶極子和磁偶極子所產(chǎn)生的場進行討論，就可得出實際輻射源的遠、近場及波阻抗的概念，及遠、近場的場特性，從而為屏蔽分類提供良好的理論依據(jù)。 I I I I1 2 3 4θ 1θ 2 θ 3 θ 4θ 5r1r 2 r 3 r 4 r5Pr 2 r 11Ir 4I 4r 5I 5r 32I3IP( a ) 非閉合載流導(dǎo)線輻射源在P點 產(chǎn) 生的電磁場( b ) 閉合載流導(dǎo)線輻射源在P點 產(chǎn) 生的電磁場 圖 兩個基本源的電磁場 由電磁場理論，可得電偶極子和磁偶極子的場分布（由于篇幅所限，未列出具體表達式）。 （ 1） 遠近場的區(qū)分 電偶極子和磁偶極子的場分布表達式是 r1 的函數(shù)（ r是場點到源點的距離），計算比較復(fù)雜，為簡化計算，取 ??2?r 為遠近場的分界點， ??2＜r 為近場， ??2?r 為遠場。 根據(jù)定義，可得電偶極子和磁偶極子在近場及遠場的波阻抗。 (2) 電偶極子的近場波阻抗 模值 ??????? rZ WE ??? 2120 () 當 ??2＜r 時， ?377＞W(wǎng)EZ 。所以電偶極子在近場的波阻抗為高阻抗。 (3) 磁偶極子的近場波阻抗 其模值 ??????? ??? rZWE 2120 () 當 ??2＜r 時， ?377＜WEZ 。所以磁偶極子在近場的波阻抗為低阻抗。 (4) 電偶極子和磁偶極子在遠場的波阻抗 ZWH=ZWE=120π =377Ω () 圖 給出了兩種源的波阻抗模值與場源距離及場源特性的關(guān)系。 由于空間某點的場特性取決于場源性質(zhì)和該點與場源間的距離，對于不同場源，不同區(qū)域，各種場分量 的作用是不相同的。因此為了確定主要因素，簡化計算，有必要對其進行能量分析。根據(jù)電磁場理論，能量密度表達式為 8 DEWE ???? 21 () BHWH ?? ?? 21 () (5) 電偶極子的近場能量密度 將電偶極子近場的電場、磁場分量分別代入 ()、 ()式，可得 010K3K1K30010030101 2 3 4 5 7 1 2 310K3K1K1003010圖2 . 2 空 氣波阻抗的模值與場點至源點的距離、場源特性的關(guān)系 WE＞＞ WH () 這說明電偶極子的近場主要為電場分量，可以忽略磁場分量。 (6) 磁偶極子的近場能量密度 將磁偶極子的電場，磁場分量分別代入 ()、 ()式，可得 WH＞＞ WE () 這說明磁偶極子的近場主要為磁場分量，可以忽略電場分量。 (7) 電偶極子和磁偶極子的遠場能量密度 將兩種偶極子運場的電場、磁場分量分別代入 ()、 ()式，可得 WE=WH () 這說明在兩者的遠區(qū)場中，電場和磁場分量分量均起非常重要的作用。 通過上面的波阻抗和能量分析，可以看出兩類源在近場的差別較大，因此又可根據(jù)其波阻抗和能量的性質(zhì)，將上述兩種源稱為高阻抗電場源和低陰抗磁場源。 屏蔽分類 從前面的分析得知，對于不同場源，其電場分量和磁場分量總是同時存在的，只是在較低的頻率范圍內(nèi)，干擾一般發(fā)生在近場。高阻抗電場源的近場主要為電場分量，低阻抗磁場源的近場主要為磁場分量。當頻率增高時 ，干擾趨于遠場，此時其電場分量和磁場分量均不可忽略。對于上述三種情況的屏蔽分別稱為 ： 電屏蔽、磁屏蔽和電磁屏蔽 。靜電屏蔽和恒定磁場的屏蔽是電屏蔽和磁屏蔽的特例。 屏蔽原理 如前所述，不同的輻射干擾源在不同的區(qū)域 (不同頻率 )，所形成的干擾場性質(zhì)是不同的，因而屏蔽原理也不相同。 電屏蔽 電屏蔽的實質(zhì)是減小兩個設(shè)備 (或兩個電路、組件、元件 )間電場感應(yīng)的影響，它包括靜電屏蔽和對高阻抗電場源的近區(qū)場即低頻時變電場的屏蔽兩部分內(nèi)容。 9 (1)靜電屏蔽 根據(jù)電磁場理論，置于靜電場中的導(dǎo)體在靜電平衡的條件 下，內(nèi)部沒有定向運動的電荷流，因此導(dǎo)體中的電場強度必然為零 (外加靜電場與在導(dǎo)體上的感應(yīng)電場的矢量和為零 )。另有導(dǎo)體的場方程： ????????????????000ssEnEnE??????? () 方程表明，導(dǎo)體表面一定存在電荷，電力線起始于正電荷而終止于負電荷，電力線垂直于導(dǎo)體表面。靜電屏蔽正是利用導(dǎo)體在靜電場中的性質(zhì)，來達到屏蔽目的。 如圖 所示，屏蔽體內(nèi)側(cè)感應(yīng)出等量的負電荷，外側(cè)感應(yīng)出等量的正電荷。從圖 (b)可看出，僅用屏蔽體將靜電場源包圍起來，實際上起不 到屏蔽的作用，只有將屏蔽體接地 (圖 c)時，才能將靜電場源所產(chǎn)生的電力線封閉在屏蔽體內(nèi)部，屏蔽體才能真正起到屏蔽的作用。 (2)低頻電場的屏蔽 對于低頻電場的屏蔽原理，采用電路理論加以解釋較為方便。因為干擾源與感受器之間的電場感應(yīng)可用分布電容來進行描述。 設(shè)干擾源 g 上有一交變電壓 Vg，在其附近有一受感器 s 通過阻抗 Zs 接地，干擾源 g對受感器 s的電場感應(yīng)作用等效為分布電容 Cj，從而形成了由 Vg、 Cj、 Zg和 Zs 構(gòu)成的回路 (圖 )，在受感器上產(chǎn)生的干擾 Vs 為： gsgj sjs VZZCj ZCjV )(1 ??? ? ? () 從式中可以看出分布電容 Cj越大，則受感器受到的干擾越大 (Vs大 )。為了減小干擾，可在布局時使干擾源與受感器盡量遠離，當無法滿足要求時，則要采用屏蔽。 為了減少 g對 s的干擾，在兩者之間如圖 ，使得原來的Cj變?yōu)?jjj CCC ?????? 、 。由于 jC? 較小，故可以忽略， 受感器上被感應(yīng)的電壓 )(1)(1 sjj sjjgj jjs ZZCj ZCjZZCj ZCjV ???? ????? ??? ? ?? ? () 從上面兩式可以看出，要使 Vs比較小，則 Zj應(yīng)比較小，而 Zj為屏蔽體的阻抗 Zm和接地阻抗 Zc之和。這一事實表明，屏蔽體必須選用導(dǎo)電性能好的材料，必須接地。只有這樣才能有效的減少干擾。一般情況下，要求接地的接觸阻抗小于 2mΩ ， 比較嚴格的場合要求小于 。若屏蔽體不接地或接地不良，則（ ） （ ） （ ）a b cgZ jZ ssVgZ gVjV s＇Cj＇ Cj＇＇Cj＇＇＇g sEZ gZ sVgg sV ss 10 jj CC＞? (C 與兩極板間距成反比，與極板面積成正比 )，這將導(dǎo)致加屏蔽體后，干擾變得更大。因而對于這點應(yīng)特別引起注意。 從上面的分析可以看出，電屏蔽的實質(zhì)是在保證良好接地的條件下，將干擾源發(fā)生 的電力線終止于由良導(dǎo)體制成的屏蔽體，從而切斷了干擾源與受感器之間的電力線交連。 磁屏蔽 磁屏蔽包括兩部分內(nèi)容：恒定磁場的屏蔽和對低阻抗磁場源的近區(qū)場即低頻時變磁場的屏蔽。 由 Maxwell方程，磁場的散度和旋度表達式 ????????????tDJHB?? ???? 0 () 磁場的散度恒為零，旋度不為零，表明了自然界不存在磁荷，所以磁力線一定是閉合的。這個性質(zhì)說明磁屏蔽無法象電屏蔽那樣，將磁力線終止于屏蔽體，而只能利用屏蔽體對磁力線 (磁場 )進行分流，來切斷干 擾源與受感器之間的磁力線交連。 圖 給出磁屏蔽示意圖及等效磁路圖 顯然磁通在磁屏蔽體中與被屏蔽空間中出現(xiàn)分流。 omom A Bmm A B RVRV ??? ????