電磁屏蔽技術(shù)

淺談電磁屏蔽技術(shù)郝君卿（新疆工程學(xué)院烏魯木齊830000）摘要：電磁屏蔽是解決電磁兼容問(wèn)題的重要手段之一。大部分電磁兼容問(wèn)題都可以通過(guò)電磁屏蔽來(lái)解決。本篇論文主要探究了電磁屏蔽的定義、電磁屏蔽的分類、電磁屏蔽的屏蔽機(jī)理和效能，分析了電磁屏蔽在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用。關(guān)鍵字：電磁屏蔽，原理，應(yīng)用0引言電磁波是電磁能量傳播的主要方式，高頻電路工作時(shí)，會(huì)向外輻射電磁波，對(duì)鄰近的其它設(shè)備產(chǎn)生干擾。另一方面，空間的各種電磁波也會(huì)感應(yīng)到電路中，對(duì)電路造成干擾。電磁屏蔽的作用是切斷電磁波的傳播途徑，從而消除干擾。在解決電磁干擾問(wèn)題的諸多手段中，電磁屏蔽是最基本和有效的。在現(xiàn)如今電與磁高速發(fā)展的時(shí)代，電磁屏蔽對(duì)我們的生活和工作越來(lái)越重要。1屏蔽的定義屏蔽是電磁兼容工程中廣泛采用的抑制電磁干擾的有效方法之一。它是利用導(dǎo)電或?qū)Т挪牧现瞥傻慕饘倨帘误w將電磁干擾源限制在一定范圍內(nèi)，使干擾源從屏蔽體的一面耦合或輻射到另一面時(shí)受到抑制或衰減。屏蔽有兩個(gè)目的：一是限制內(nèi)部輻射的電磁能量泄漏出該內(nèi)部區(qū)域；二是防止外來(lái)的輻射干擾進(jìn)入某一區(qū)域。2.1屏蔽的分類屏蔽的分類法有很多種。根據(jù)屏蔽的工作原理，可以將屏蔽分為電（場(chǎng)）屏蔽、磁（場(chǎng)）屏蔽和電磁屏蔽三大類。電場(chǎng)屏蔽包含靜電屏蔽和交變電場(chǎng)屏蔽；磁場(chǎng)屏蔽包含靜磁屏蔽（恒定磁場(chǎng)屏蔽）和交變磁場(chǎng)屏蔽。2.2電場(chǎng)屏蔽原理電場(chǎng)屏蔽簡(jiǎn)稱電屏蔽，其目的是減少設(shè)備（或電路、組件、元件等）間的電場(chǎng)感應(yīng)，它包括靜電屏蔽和交變電場(chǎng)屏蔽。①.靜電屏蔽電磁場(chǎng)理論表明，置于靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體在靜電平衡的條件下，具有下列性質(zhì)：⑴.導(dǎo)體內(nèi)部任何一點(diǎn)的電場(chǎng)為今。⑵.導(dǎo)體表面任何一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度矢量的方向與該點(diǎn)的導(dǎo)體表面垂直。⑶.整個(gè)導(dǎo)體是一個(gè)等位體。⑷.導(dǎo)體內(nèi)部沒(méi)有靜電荷存在，電荷只能分布在導(dǎo)體表面。內(nèi)部存在空腔的導(dǎo)體，在靜電場(chǎng)中也具有上述性質(zhì)。因此，如果把有空腔的導(dǎo)體置入靜電場(chǎng)中，由于空腔導(dǎo)體的內(nèi)表面無(wú)靜電荷，空腔空間中也無(wú)電場(chǎng)，所以空腔導(dǎo)體起了隔離外部靜電場(chǎng)的作用，抑制了外部靜電場(chǎng)對(duì)空腔空間的干擾；反之，如果把空腔導(dǎo)體接地，即使空腔導(dǎo)體內(nèi)部存在帶電體產(chǎn)生的靜電場(chǎng)，在空腔導(dǎo)體外部也無(wú)由空腔導(dǎo)體內(nèi)部存在得帶電體產(chǎn)生的靜電場(chǎng)。這就是靜電屏蔽的理論依據(jù)，即靜電屏蔽原理。所以，靜電屏蔽必須具有兩個(gè)基本要點(diǎn)，即完整的屏蔽導(dǎo)體和良好的接地。2.3磁場(chǎng)屏蔽原理②.交變電場(chǎng)的屏蔽微控制器的C52式中:u為鐵磁材料的磁導(dǎo)率（H/m）;S為磁路的橫截面積（m2）;l為磁路的長(zhǎng)度（m）。A輸微控制器的C52式中:u為鐵磁材料的磁導(dǎo)率（H/m）;S為磁路的橫截面積（m2）;l為磁路的長(zhǎng)度（m）。A輸號(hào)信次電源卑嵯.次電壓取祥t變壓器屋童

白停信號(hào)

*-兵統(tǒng)電源輸入圖2螺旋環(huán)磁場(chǎng)屏蔽圖1電場(chǎng)屏蔽框圖顯然，磁導(dǎo)率大則磁阻Rm小，此時(shí)磁通主要沿著磁阻小的途徑形成對(duì)于交變電場(chǎng)的屏蔽原理，可以用電路理論加以解釋，此時(shí)干擾源與被干擾對(duì)象之間的電場(chǎng)感應(yīng)可以用分布電容來(lái)描述。設(shè)干擾源g上有一交變電壓Ug，在其附近產(chǎn)生交變電場(chǎng)，置于交變電場(chǎng)中的接收器s通過(guò)阻抗Zs接地，十?dāng)_源對(duì)接收器的電場(chǎng)感應(yīng)耦合可以等效為分布電容Ce的耦合，于是形成了由Ug、Zg、Ce和Zs構(gòu)成的耦合回路。接收器上產(chǎn)生的干擾電壓Us為：j?CeZsUs= Ug1+j?Ce(Zs+Zg)從式中可以看出，干擾電壓Us的大小與耦合電容Ce的大小有關(guān)。為了減小干擾，可使干擾源與接收器盡量遠(yuǎn)離，從而減小Ce使干擾Us減小。如果十?dāng)_源與接收器間的距離受空間位置限制無(wú)法加大時(shí)，則可采用屏蔽措施。磁場(chǎng)屏蔽簡(jiǎn)稱磁屏蔽，是用于抑制磁場(chǎng)耦合實(shí)現(xiàn)磁隔離的技術(shù)措施，它包括低頻磁場(chǎng)屏蔽和高頻磁場(chǎng)屏蔽。①.低頻磁場(chǎng)屏蔽低頻（100kHz以下）磁場(chǎng)的屏蔽，是利用鐵磁性材料（如鐵、硅鋼片、坡莫合金等）的磁導(dǎo)率、磁阻小，對(duì)磁場(chǎng)有分路作用的特性來(lái)實(shí)現(xiàn)屏蔽的。由磁通連續(xù)性原理可知，磁力線是連續(xù)的閉合曲線，這樣可把磁通管所構(gòu)成的閉合回路稱為磁路，磁路理論表明Um=Rm①m式中：Um為磁路中兩點(diǎn)間的磁位差；①m為通過(guò)磁路的磁通量，且中m=jB?dSRm為磁路中a，b兩點(diǎn)間的磁阻，有jbH?dIRm= jB?dS如果磁路橫截面是均勻的，且磁場(chǎng)也是均勻的，則上式可化簡(jiǎn)為回路。由于鐵磁材料的磁導(dǎo)率比空氣的磁導(dǎo)率0大得多，所以鐵磁材料的磁阻很小。將鐵磁材料置于磁場(chǎng)中時(shí)，磁通將主要通過(guò)鐵磁材料，而通過(guò)空氣的磁通將大為減小，從而起到磁場(chǎng)屏蔽的作用。使用鐵磁材料作屏蔽體時(shí)要注意下列問(wèn)題：⑴.所用鐵磁材料的磁導(dǎo)率越高，屏蔽罩越厚（S越大），磁阻Rm越小，屏蔽效果越好。為了獲得更好的磁屏蔽效果，需要選用高磁導(dǎo)率材料，并要使屏蔽罩有足夠的厚度，有時(shí)需用多層屏蔽。所以，效果良好的鐵磁屏蔽體往往是既昂貴又笨重。⑵.用鐵磁材料做的屏蔽罩，在垂直磁力線方向不應(yīng)開(kāi)口或有縫隙。因?yàn)槿艨p隙垂直于磁力線，則會(huì)切斷磁力線，使磁阻增大，屏蔽效果變差。⑶.鐵磁材料的屏蔽不能用于高頻磁場(chǎng)屏蔽。因?yàn)楦哳l時(shí)鐵磁材料中的磁性損耗（包括磁滯損耗和渦流損耗）很大，導(dǎo)磁率明顯下降。②.高頻磁場(chǎng)屏蔽高頻磁場(chǎng)的屏蔽采用的是低電阻率的良導(dǎo)體材料，如銅、鋁等。其屏蔽原理是利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象在屏蔽體表面上所產(chǎn)生的渦流的反磁場(chǎng)來(lái)達(dá)到屏蔽目的，也就是，利用了渦流反磁場(chǎng)對(duì)于原干擾磁場(chǎng)的排斥作用，來(lái)抑制或抵消屏蔽體外的磁場(chǎng)。2.4電磁屏蔽原理通常所說(shuō)的屏蔽，多半是指電磁屏蔽。電磁屏蔽是指同時(shí)抑制或削弱電場(chǎng)和磁場(chǎng)，一般也指高頻交變電磁屏蔽。電磁屏蔽是用屏蔽體阻止高頻電磁能量在空間傳播的一種措施，屏蔽體的材料是金屬導(dǎo)體或其他對(duì)電磁波有衰減作用的材料。屏蔽效能的大小與電磁波的性質(zhì)及屏蔽體的材料性質(zhì)有關(guān)。交變場(chǎng)中，電場(chǎng)和磁場(chǎng)總是同時(shí)存在的。在頻率較低的范圍內(nèi)，電磁十?dāng)_一般出現(xiàn)在近場(chǎng)區(qū)。如前所述，近場(chǎng)隨著干擾源的性質(zhì)不同，電場(chǎng)和磁場(chǎng)的大小有很大差別。高電壓、小電流干擾源以電場(chǎng)為主，磁場(chǎng)干擾可以忽略不計(jì)，這時(shí)就可以只考慮電場(chǎng)屏蔽，低電壓、大電流干擾源以磁場(chǎng)十?dāng)_為主，電場(chǎng)干擾可以忽略不計(jì)，這時(shí)就可以只考慮磁場(chǎng)屏蔽。隨著頻率增高，電磁輻射能力增加，產(chǎn)生輻射電磁場(chǎng)，并趨向于遠(yuǎn)場(chǎng)干擾。遠(yuǎn)場(chǎng)干擾中的電場(chǎng)干擾和磁場(chǎng)干擾都不可忽略，因此需要將電場(chǎng)和磁場(chǎng)同時(shí)屏蔽，即電磁屏蔽。高頻時(shí)即使在設(shè)備內(nèi)部也可能出現(xiàn)遠(yuǎn)場(chǎng)十?dāng)_，需要進(jìn)行電磁屏蔽。如前所述，采用導(dǎo)電材料制作的且接地良好的屏蔽體，就能同時(shí)起到電場(chǎng)屏蔽和磁場(chǎng)屏蔽的作用。3.1屏蔽效能的表示屏蔽體屏蔽效果的好壞用屏蔽效能來(lái)度量。它與屏蔽體的材料性能、干擾源的頻率、屏蔽體至干擾源的距離，以及屏蔽體上可能存在的各種不連續(xù)的形狀和數(shù)量有關(guān)。屏蔽效能被定義為不存在屏蔽體時(shí)某處的電場(chǎng)強(qiáng)度E0與存在屏蔽體時(shí)同一處的電場(chǎng)強(qiáng)度Es之比，常用分貝（dB）表示，即ESEe=20lgE0S或者不存在屏蔽體時(shí)某處的磁場(chǎng)強(qiáng)度H0與存在屏蔽體時(shí)同一處的磁場(chǎng)強(qiáng)度Hs之比，即HSEh=20lgHS

100 500Freqiieucv(NIHz)10001500圖3屏蔽效能圖100 500Freqiieucv(NIHz)100015003.2屏蔽的傳輸理論電磁屏蔽的機(jī)理有3種理論：⑴.感應(yīng)渦流效應(yīng)。這種理論解釋電磁屏蔽機(jī)理比較形象、易懂，物理概念清楚，但是難以據(jù)此推導(dǎo)出定量的屏蔽效果表達(dá)式，且關(guān)于干擾源特征、傳播介質(zhì)、屏蔽材料的磁導(dǎo)率等因素對(duì)屏蔽效能的影響也不能解釋清楚。⑵.電磁場(chǎng)理論。嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，電磁場(chǎng)理論是分析電磁屏蔽原理和計(jì)算屏蔽效能的經(jīng)典學(xué)說(shuō)，但是由于需要求解電磁場(chǎng)的邊值問(wèn)題，所以分析復(fù)雜且求解繁瑣，在實(shí)際中很少應(yīng)用。⑶.傳輸線理論。它是根據(jù)電磁波在金屬屏蔽體中傳播的過(guò)程與行波在傳輸線中傳輸?shù)倪^(guò)程相似，來(lái)分析電磁屏蔽機(jī)理，定量計(jì)算屏蔽效能。這一理論和方法不僅可以簡(jiǎn)明分析屏蔽理論，而且還能比較方便地定量計(jì)算屏蔽效果。按照傳輸線理論，屏蔽體對(duì)于電磁波的衰減有3種不同機(jī)理：⑴.在空氣中傳播的電磁波到達(dá)屏蔽體表面時(shí)，由于空氣和金屬交界面的阻抗不連續(xù)，在分解面引起波的反射。⑵.未被屏蔽體表面反射而透射進(jìn)入屏蔽體的電磁能量，繼續(xù)在屏蔽體內(nèi)傳播時(shí)被屏蔽材料衰減。⑶.在屏蔽體內(nèi)尚未衰減完的剩余電磁能量，傳播到屏蔽體的另一個(gè)表面時(shí)，又由于金屬和空氣阻抗的不連續(xù)在其交界面再次反射，并重新折回屏蔽體內(nèi)。這種反射在屏蔽體內(nèi)的兩個(gè)界面之間可能重復(fù)多次。4.1應(yīng)用領(lǐng)域筆記本電腦、GPS、ADSL和移動(dòng)電話等3c產(chǎn)品都會(huì)因高頻電磁波干擾產(chǎn)生雜訊，影響通訊品質(zhì)。另若人體長(zhǎng)期暴露于強(qiáng)力電磁場(chǎng)下，則可能易患癌癥病變。因此防電磁干擾已是必備而且勢(shì)在必行的制程。導(dǎo)電漆EMI導(dǎo)電漆噴涂技術(shù)具有高導(dǎo)電性、高電磁屏蔽效率、噴涂操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于通訊制品、電腦、便攜式電子產(chǎn)品、消費(fèi)電子、網(wǎng)絡(luò)硬件、醫(yī)療儀器、家用電子產(chǎn)品和航天及國(guó)防等電子設(shè)備的EMI屏蔽。騰飛金屬科技有限公司的TF-801導(dǎo)電漆適用于各種塑膠制品的屏蔽。噴涂導(dǎo)電漆解決了因做金屬屏蔽罩受空間限制、操作、成本壓力的限制，因其導(dǎo)電漆噴涂操作極其簡(jiǎn)單，做到了塑膠金屬化，而受到越來(lái)越多的關(guān)注及推廣。屏蔽導(dǎo)電漆就是能用于噴涂的一種油漆干燥形成漆膜后能起到導(dǎo)電的作用，從而屏蔽電磁波干擾的功能。屏蔽就是對(duì)兩個(gè)空間區(qū)域之間進(jìn)行金屬的隔離，以控制電場(chǎng)、磁場(chǎng)和電磁波由一個(gè)區(qū)域?qū)α硪粋€(gè)區(qū)域的感應(yīng)和輻射。具體講，就是用屏蔽體將元部件、電路、組合件、電纜或整個(gè)系統(tǒng)的干擾源包圍起來(lái)，防止干擾電磁場(chǎng)向外擴(kuò)散；用屏蔽體將接收電路、設(shè)備或系統(tǒng)包圍起來(lái)，防止它們受到外界電磁場(chǎng)的影響。導(dǎo)電漆就是用導(dǎo)電金屬粉末添加于特定的樹(shù)脂原料中以制成能夠噴涂的的油漆涂料.廣泛使用的有以下具體的幾種類型產(chǎn)品：添加銀金屬粉末的稱之為"TF-801銀導(dǎo)電漆";添加銅粉的稱之為〃TF-609銅導(dǎo)電漆〃;添加竦粉的為"TF-606竦導(dǎo)電漆〃；其中以"TF-801銀銅導(dǎo)電漆〃使用最為廣泛因?yàn)橄啾萒F-828銀導(dǎo)電漆價(jià)格便宜很多，相比TF-606竦導(dǎo)電導(dǎo)電性能也相對(duì)好很多。66相關(guān)文獻(xiàn)4.2產(chǎn)品介紹TF-801是一款銀銅導(dǎo)電漆。直接噴涂在電子類焊接式電磁屏蔽室產(chǎn)品殼體內(nèi)部，漆膜干燥后能起到很好的屏蔽電磁輻射、抗電磁波干擾功能。因其優(yōu)良的導(dǎo)電性能和純銀導(dǎo)電漆相差無(wú)幾，性價(jià)比又極高，如今被廣泛應(yīng)用于GPS、DVD、DVB醫(yī)療器械等各類電子產(chǎn)品外殼內(nèi)部。銀包銅導(dǎo)電漆TF-828是采用優(yōu)秀的銀包銅導(dǎo)電粒子，是一種高導(dǎo)電性高致密性的填充材料，是采用先進(jìn)的化學(xué)鍍技術(shù)，經(jīng)過(guò)特定的成型及表面處理工藝，在超細(xì)銅粉表面形成不同厚度的銀鍍層。它既克服了銅粉易氧化的缺陷，又解決了銀粉價(jià)格昂貴、易遷移的問(wèn)題。它是一種取代部份純銀導(dǎo)電漆的新材料，廣泛應(yīng)用于燒結(jié)漿料、電子漿料及電子、電工、通訊產(chǎn)品的導(dǎo)電、電磁屏蔽，是很有發(fā)展前途的導(dǎo)電漆。5總結(jié)通過(guò)以上的闡述，十分清楚的闡明了電磁屏蔽的定義、電磁屏蔽的分類、電磁屏蔽的屏蔽機(jī)理和效能，通過(guò)對(duì)TF-801產(chǎn)品的介紹充分表明了現(xiàn)在電磁屏蔽的發(fā)展。電磁屏蔽技術(shù)在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用早已深入到各行各業(yè)，這一技術(shù)的應(yīng)用使我們的生活越來(lái)越舒適方便。本論文旨在讓大家認(rèn)識(shí)了解電磁屏蔽這一技術(shù)。我們生在一個(gè)到處充滿電與磁的時(shí)代，在享受它們帶來(lái)的便捷時(shí)，我