1、屏蔽效能的概念

 

屏蔽是利用屏蔽體來阻擋或減小電磁能傳輸的一種技術，是抑製電磁幹擾的重要手段之一。屏蔽有兩個目的：一是限製內部輻射的電磁能量泄漏出該內部區域，二是防止外來的輻射幹擾進入某一區域。

 

電(dian)磁(ci)場(chang)通(tong)過(guo)金(jin)屬(shu)隔(ge)離(li)材(cai)料(liao)時(shi)

，電(dian)磁(ci)場(chang)的(de)強(qiang)度(du)將(jiang)明(ming)顯(xian)降(jiang)低(di)
，這(zhe)種(zhong)現(xian)象(xiang)就(jiu)是(shi)金(jin)屬(shu)材(cai)料(liao)的(de)屏(ping)蔽(bi)作(zuo)用(yong)。我(wo)們(men)可(ke)以(yi)用(yong)同(tong)一(yi)位(wei)置(zhi)無(wu)屏(ping)蔽(bi)體(ti)時(shi)電(dian)磁(ci)場(chang)的(de)強(qiang)度(du)與(yu)加(jia)屏(ping)蔽(bi)體(ti)之(zhi)後(hou)電(dian)磁(ci)場(chang)的(de)強(qiang)度(du)之(zhi)比(bi)來(lai)表(biao)征(zheng)金(jin)屬(shu)材(cai)料(liao)的(de)屏(ping)蔽(bi)作(zuo)用(yong)，定(ding)義(yi)屏(ping)蔽(bi)效(xiao)能(neng)（Shielding Effectiveness，簡稱SE）：

 

 

2
、屏蔽體上孔縫的影響

 

實際上

，屏蔽體上麵不可避免地存在各種縫隙、開孔以及進出電纜等各種缺陷
，這些缺陷將對屏蔽體的屏蔽效能有急劇的劣化作用。上節中分析的理想屏蔽體在30MHz以上的屏蔽效能已經足夠高，遠遠超過工程實際的需要。真正決定實際屏蔽體的屏蔽效能的因素是各種電氣不連續缺陷，包括：縫隙
、開孔和電纜穿透等。

 

3
、孔縫屏蔽的總體設計思想

 

根據小孔耦合理論，決定孔縫泄漏量的因素主要有兩個：孔縫麵積和孔縫最大線度尺寸。如果兩者皆大，泄漏則最為嚴重；麵積小而最大線度尺寸大則電磁泄漏仍然較大。孔縫主要分為四類：

 

（1）機箱（機櫃）接縫

 

這類縫雖然麵積不大，但其最大線度尺寸即縫長卻非常大，由於維修、開(kai)啟(qi)等(deng)限(xian)製(zhi)，致(zhi)使(shi)該(gai)類(lei)縫(feng)成(cheng)為(wei)電(dian)子(zi)設(she)備(bei)中(zhong)屏(ping)蔽(bi)難(nan)度(du)最(zui)大(da)的(de)一(yi)類(lei)孔(kong)縫(feng)，采(cai)用(yong)導(dao)電(dian)襯(chen)墊(dian)等(deng)特(te)殊(shu)屏(ping)蔽(bi)材(cai)料(liao)可(ke)以(yi)有(you)效(xiao)地(di)抑(yi)製(zhi)電(dian)磁(ci)泄(xie)漏(lou)。該(gai)類(lei)孔(kong)縫(feng)屏(ping)蔽(bi)設(she)計(ji)的(de)關(guan)鍵(jian)在(zai)於(yu)合(he)理(li)地(di)選(xuan)擇(ze)導(dao)電(dian)襯(chen)墊(dian)材(cai)料(liao)
，並(bing)進(jin)行(xing)適(shi)當(dang)的(de)變(bian)形(xing)控(kong)製(zhi)。

 

（2）通風孔

 

這zhe類lei孔kong麵mian積ji和he最zui大da線xian度du尺chi寸cun較jiao大da，通tong風feng孔kong設she計ji的de關guan鍵jian在zai於yu通tong風feng部bu件jian的de選xuan擇ze與yu裝zhuang配pei結jie構gou的de設she計ji。在zai滿man足zu通tong風feng性xing能neng的de條tiao件jian下xia，應ying盡jin可ke能neng選xuan用yong屏ping效xiao較jiao高gao的de屏ping蔽bi通tong風feng部bu件jian。

 

（3）觀察孔與顯示孔

 

這類型孔麵積和最大線度尺寸較大
，其設計的關鍵在於屏蔽透光材料的選擇與裝配結構的設計。

 

（4）連接器與機箱接縫

 

這(zhe)類(lei)縫(feng)的(de)麵(mian)積(ji)與(yu)最(zui)大(da)線(xian)度(du)尺(chi)寸(cun)均(jun)不(bu)大(da)

，但(dan)由(you)於(yu)在(zai)高(gao)頻(pin)時(shi)導(dao)致(zhi)連(lian)接(jie)器(qi)與(yu)機(ji)箱(xiang)的(de)接(jie)觸(chu)阻(zu)抗(kang)急(ji)劇(ju)增(zeng)大(da)
，從(cong)而(er)使(shi)得(de)屏(ping)蔽(bi)電(dian)纜(lan)的(de)共(gong)模(mo)傳(chuan)導(dao)發(fa)射(she)變(bian)大(da)，往(wang)往(wang)導(dao)致(zhi)整(zheng)個(ge)設(she)備(bei)的(de)輻(fu)射(she)發(fa)射(she)出(chu)現(xian)超(chao)標(biao)，為(wei)此(ci)應(ying)采(cai)用(yong)導(dao)電(dian)橡(xiang)膠(jiao)等(deng)連(lian)接(jie)器(qi)導(dao)電(dian)襯(chen)墊(dian)。

 

由於輻射源分為近區的電場源、磁場源和遠區的平麵波，因此屏蔽體的屏蔽性能依據輻射源的不同，在材料選擇、結jie構gou形xing狀zhuang和he對dui孔kong縫feng泄xie漏lou控kong製zhi等deng方fang麵mian都dou有you所suo不bu同tong。在zai設she計ji中zhong要yao達da到dao所suo需xu的de屏ping蔽bi性xing能neng
，則ze需xu首shou先xian確que定ding輻fu射she源yuan，明ming確que頻pin率lv範fan圍wei，再zai根gen據ju各ge個ge頻pin段duan的de典dian型xing泄xie漏lou結jie構gou，確que定ding控kong製zhi要yao素su，進jin而er選xuan擇ze恰qia當dang的de屏ping蔽bi材cai料liao，設she計ji屏ping蔽bi殼ke體ti。

 

綜上所述，孔縫抑製的設計要點歸納為：

 

（1）合理選擇屏蔽材料
；

 

（2）合理設計安裝互連結構。

 

4、孔洞泄漏的評估

 

機箱上不可避免地會有各種孔洞，這些孔洞最終決定了屏蔽體的屏蔽效能（假設沒有電纜穿過機箱）。一(yi)般(ban)可(ke)以(yi)認(ren)為(wei)

，屏(ping)蔽(bi)機(ji)箱(xiang)在(zai)低(di)頻(pin)時(shi)的(de)屏(ping)蔽(bi)效(xiao)能(neng)主(zhu)要(yao)取(qu)決(jue)於(yu)製(zhi)造(zao)屏(ping)蔽(bi)體(ti)的(de)材(cai)料(liao)。在(zai)高(gao)頻(pin)時(shi)的(de)屏(ping)蔽(bi)效(xiao)能(neng)主(zhu)要(yao)取(qu)決(jue)於(yu)機(ji)箱(xiang)上(shang)的(de)孔(kong)洞(dong)和(he)縫(feng)隙(xi)。當(dang)電(dian)磁(ci)波(bo)入(ru)射(she)到(dao)一(yi)個(ge)孔(kong)洞(dong)時(shi)，孔(kong)洞(dong)的(de)作(zuo)用(yong)是(shi)相(xiang)當(dang)於(yu)一(yi)個(ge)偶(ou)極(ji)天(tian)線(xian)；當縫隙的長度達到1/2時，其輻射效率最高（與縫隙的寬度無關）。也就是說

，它可以把入射到縫隙的全部能量輻射出去

，如下圖所示。

 

 

在遠場區
，如果孔洞的最大尺寸L小於λ/2

，一個厚度為0的材料上的縫隙的屏蔽效能為：

 

 

如果L大於λ/2
，則SE=0（dB）。

 

SE：屏蔽效能（dB）

 

L：孔洞的長度（mm）

 

H：孔洞的寬度（mm）

 

f：入射電磁波的頻率（MHz）

 

這個公式計算的是最壞情況下（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高一些。

 

在近場區
，孔洞的泄漏還與輻射源是磁場源有關。當輻射源是電場源時，孔洞的泄漏比遠場小（屏蔽效能高）；而當輻射源是磁場源時，孔洞的泄漏比遠場大（屏蔽效能低）。對於不同電路阻抗Zc的輻射源，計算公式如下：

 

若ZC＞（7.9/Df）：（電場源）

 

 

若ZC<（7.9/Df）：（電場源）

 

 

SE：屏蔽效能（dB）

 

L：孔洞的長度（mm）

 

H：孔洞的寬度（mm）

 

f：入射電磁波的頻率（MHz）

 

這個公式計算的是最壞情況下（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高一些。

 

需(xu)要(yao)注(zhu)意(yi)的(de)問(wen)題(ti)是(shi)，對(dui)於(yu)磁(ci)場(chang)輻(fu)射(she)源(yuan)，孔(kong)洞(dong)在(zai)近(jin)場(chang)區(qu)的(de)屏(ping)蔽(bi)效(xiao)能(neng)與(yu)電(dian)磁(ci)波(bo)的(de)頻(pin)率(lv)沒(mei)有(you)關(guan)係(xi)
，也(ye)就(jiu)是(shi)說(shuo)，很(hen)小(xiao)的(de)孔(kong)洞(dong)也(ye)可(ke)能(neng)導(dao)致(zhi)較(jiao)大(da)的(de)泄(xie)漏(lou)。這(zhe)時(shi)影(ying)響(xiang)屏(ping)蔽(bi)效(xiao)能(neng)的(de)一(yi)個(ge)更(geng)重(zhong)要(yao)參(can)數(shu)是(shi)孔(kong)洞(dong)到(dao)輻(fu)射(she)源(yuan)的(de)距(ju)離(li)。孔(kong)洞(dong)距(ju)離(li)輻(fu)射(she)源(yuan)越(yue)近(jin)，泄(xie)漏(lou)越(yue)大(da)。這(zhe)個(ge)特(te)點(dian)往(wang)往(wang)導(dao)致(zhi)屏(ping)蔽(bi)體(ti)發(fa)生(sheng)意(yi)外(wai)的(de)泄(xie)漏(lou)。因(yin)為(wei)在(zai)屏(ping)蔽(bi)體(ti)上(shang)開(kai)孔(kong)的(de)其(qi)中(zhong)一(yi)個(ge)目(mu)的(de)是(shi)通(tong)風(feng)散(san)熱(re)
，這(zhe)意(yi)味(wei)著(zhe)孔(kong)洞(dong)設(she)計(ji)都(dou)靠(kao)近(jin)發(fa)熱(re)源(yuan)附(fu)近(jin)，而(er)發(fa)熱(re)源(yuan)往(wang)往(wang)是(shi)大(da)電(dian)流(liu)的(de)載(zai)體(ti)，在(zai)其(qi)周(zhou)圍(wei)有(you)較(jiao)強(qiang)的(de)磁(ci)場(chang)。結(jie)果(guo)，無(wu)意(yi)識(shi)地(di)將(jiang)孔(kong)洞(dong)開(kai)在(zai)強(qiang)磁(ci)場(chang)輻(fu)射(she)源(yuan)的(de)附(fu)近(jin)。因(yin)此(ci)
，在(zai)設(she)計(ji)中(zhong)，要(yao)注(zhu)意(yi)孔(kong)洞(dong)和(he)縫(feng)隙(xi)要(yao)遠(yuan)離(li)電(dian)流(liu)載(zai)體(ti)，例(li)如(ru)線(xian)路(lu)板(ban)、電纜和變壓器等。

 

以下是兩點設計孔洞的要注意的點：

 

當N個尺寸相同的孔洞排列在一起，並且相距較近（距離小於λ/2）時，孔洞陣列的屏蔽效能會下降，下降數值為10lgN。

 

yinweikongdongdefusheyoufangxiangxing
，yincizaibutongmianshangdekongdongbuhuimingxianzengjiaxielou
，liyongzhegetediankeyizaishejishijiangkongdongfangzaipingbijixiangdebutongmian，bimianmouyigemiandefusheguoqiang。