第三章-电磁兼容--屏蔽技术2PPT课件

基于场的计算方法
测试方 法
测试系 统
•网格法 •特征线法 •频域法
•案例分析
•有限元边界元法 •差分法
•模拟电荷法
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3. 1 概述 3. 2 电屏蔽 3. 3 磁屏蔽 3. 4 电磁屏蔽
3. 5 孔缝对屏蔽效能的影响 3. 6 电磁密封处理 3. 7 屏蔽设计要点
3.4 电磁屏蔽
屏蔽机理
f
大功率线圈—— 强磁场，主要为磁屏蔽.
r1, r0.61, 故
R m 1 4 .5 6 1 0 lg (rr 2 f) 1 4 .5 6 3 4 .8 4 4 9 .4 (d B ) r
A0.131 t frr7.24(dB )
3.4 电磁屏蔽
又 Z m 3 .6 9 1 0 7 rf/r 6 .6 8 1 0 5Ω
在金属板内尚未衰减掉的剩余能量达到金属右边界面上时，
又要发生反射，并在金属板的两个界面之间来回多次反射。
只有剩余的一小部分电磁能量透过屏蔽的空间。电磁波衷减
的第三种机理，称为多次反射修正因子，用B表示。
4
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3.4 电磁屏蔽
屏蔽效能的第一种机理－电磁能的反射是因为空气－金 属界面上阻抗不匹配而发生的。反射系数为
6
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3.4 电磁屏蔽
• 波阻抗：
a. 远场： Zw
0 120377Ω 0
b. 近场（以电场为主）：Zwe
1
2 f 0r
c. 近场（以磁场为主）： Zwm 2f0r
反射系数：12
Z
－
2
Z1
Z
＋
2
Z1
透射系数：12 1＋12
1
2
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3.4 电磁屏蔽 ① 吸收损耗 A (dB) A20lgert 20lget 良导体 2 0tlg e 8 .9 8t 0 .1 3 1 t frr(d B )
五次反射(吸收过程)
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3.4
电磁屏蔽
实心材料屏蔽效能
入射
A R1
R2
反射
SE ＝ R1 ＋ R2 ＋ A＋B
＝ R＋ A＋B
透射
R－ 反射损耗
A－吸收损耗
场强
B－多次反射修正因子
B
吸收损耗A
R1
R2
泄漏
距离
实心材料对电磁波的反射和吸收损耗使电磁能量被大大衰减，将电
场和磁场同时屏蔽，即电磁屏蔽。
反射损耗：远场平面波源 R w 1 6 8 .1 1 0 lg (rf/ r)
电场源
R e 3 2 1 .7 1 0 lg (rr2f3/ r)
磁场源 R m 1 4 .5Biblioteka Baidu6 1 0 lg (rr2f/ r)
多次反射修正：B20lg1(ZmZw)2100.1Aej0.23A ZmZw
1
则 B20lg1100.1Aej0.23A
1K Zm Zw 1K Zm Zw
10lg[12100.1Acos(0.23A)100.2A]
当 A10dB时，通常可忽略B。
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3.4 电磁屏蔽 小结
屏蔽效能： SERA B (dB )
吸收损耗： A 8 .9 8 t0 .1 3 1 t frr(d B )
设金属平板左右两侧均为空气，因而在左右两个界面上出 现波阻抗突变，入射电磁波在界面上就产生反射和透射。
电磁能（波）的反射，是屏蔽体对电磁波衰减的第一种机 理，称为反射损耗，用R表示。
透射入金属板内继续传播，其场量
振幅要按指数规律衰减。场量的衰
减反映了金属板对透射入的电磁能
量的吸收，电磁波衰减的第二种机 理．称为吸收损耗，用A表示
② 反射损耗 R (dB)
Zw Zm
波阻抗
R 2 0 lg(1 K )2 2 0 lg(Z w Z m )2 2 0 lgZ w
4 K
4 Z w Z m
4Z m
良导体：Z m 2f / 3 .6 9 1 0 7 rf/r
媒质本 征阻抗
a. 远场： Zw120π377Ω
R w 1 6 8 .1 1 0 lg (rf/r)
电磁兼容设计
电磁屏蔽2
物理电子学 路书祥
上节回顾
人为：核电磁脉冲； 电源质量；网络结构 参数变化；静电等
电磁辐射
电磁骚扰源 传播途径
自然：雷电；太 阳风暴；辐射等
传导耦合
接地
滤波 PCB中EMC 设计
电磁屏 蔽
电磁干扰 防护
保护设 备
基于路径的方法
电磁兼容设计
电磁干扰分 析
电磁干扰 测试
测试标 准
10lg[12100.1Acos(0.23A)100.2A]
（ Zw Zm ）
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3.4 电磁屏蔽
例1 有一个大功率线圈的工作频率为20kHz ，在离线圈0.5m处 置一铝板(r 0.61) 以屏蔽线圈对设备的影响。设铝板厚度 为0.5mm 。试计算其屏蔽效能。
解： 屏蔽体处于哪个场区： c 1.5104m —— 近场
Z w m 2 π0 fr 0 .0 8 Ω Z m
B 1 0 l g 1 2 1 0 0 . 1 A c o s ( 0 . 2 3 A ) 1 0 0 . 2 A 1 . 8 1 d B
而 e2t 100.1A (A 2 0 lg e t e t 1 0 A /2 0)
2t ln 1 0 0 .1 A 0 .2 3 A e 2 t 1 0 0 .1A ej0 .2 3A
故： B20lg1(ZmZw)2100.1Aej0.23A ZmZw
当 Zw
Zm
时， ( Zm Zm
Zw )2 Zw
Zs ZW
Zs ZW
Z W ——辐射场的波阻抗 Z s ——金属板的波阻抗
吸收损耗
EE0exejx
2
第三种机理，称为多次反射修正因子：
e t ( 1 m a ) ( 1 a m ) e 3 tm a 2 ( 1 a m ) ( 1 m a )
三次反射(吸收过程)
r ——相对于铜的电导率，铜：5.82107S/m
r —— 相对磁导率； t —— 厚度（mm）。
结论： • 屏蔽材料越厚，吸收损耗越大，厚度增一个趋肤深度， 吸收损耗增加得9dB；
• 磁导率越高，吸收损耗越大； • 电导率越高，吸收损耗越大；
• 频率越高，吸收损耗越大。
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3.4 电磁屏蔽
b.近场：电场源
频率升高，反射损耗减小
Z we
1
2 f 0r
c.近场：磁场源
Zwm 2f0r
Re321.710lg(rr r2f3)
频率升高，反射损耗增加
Rm14.5610lg(rr r2f) Page 9
3.4 电磁屏蔽
③ 多次反射修正 B（dB）
e 2 t e 2 1 j t e 2 te j2 t