电磁屏蔽技术的原理解析

1、屏蔽效能的概念

　　屏蔽是利用屏蔽体来阻挡或减小电磁能传输的一种技术，是抑制电磁干扰的重要手段之一。屏蔽有两个目的：一是限制内部辐射的电磁能量泄漏出该内部区域，二是防止外来的辐射干扰进入某一区域。

　　电磁场通过金属隔离材料时，电磁场的强度将明显降低，这种现象就是金属材料的屏蔽作用。我们可以用同一位置无屏蔽体时电磁场的强度与加屏蔽体之后电磁场的强度之比来表征金属材料的屏蔽作用，定义屏蔽效能（Shielding Effectiveness，简称SE）：

　　2、屏蔽体上孔缝的影响

　　实际上，屏蔽体上面不可避免地存在各种缝隙、开孔以及进出电缆等各种缺陷，这些缺陷将对屏蔽体的屏蔽效能有急剧的劣化作用。上节中分析的理想屏蔽体在30MHz以上的屏蔽效能已经足够高，远远超过工程实际的需要。真正决定实际屏蔽体的屏蔽效能的因素是各种电气不连续缺陷，包括：缝隙、开孔和电缆穿透等。

　　3、孔缝屏蔽的总体设计思想

　　根据小孔耦合理论，决定孔缝泄漏量的因素主要有两个：孔缝面积和孔缝最大线度尺寸。如果两者皆大，泄漏则最为严重；面积小而最大线度尺寸大则电磁泄漏仍然较大。孔缝主要分为四类：

　　（1）机箱（机柜）接缝

　　这类缝虽然面积不大，但其最大线度尺寸即缝长却非常大，由于维修、开启等限制，致使该类缝成为电子设备中屏蔽难度最大的一类孔缝，采用导电衬垫等特殊屏蔽材料可以有效地抑制电磁泄漏。该类孔缝屏蔽设计的关键在于合理地选择导电衬垫材料，并进行适当的变形控制。

　　（2）通风孔

　　这类孔面积和最大线度尺寸较大，通风孔设计的关键在于通风部件的选择与装配结构的设计。在满足通风性能的条件下，应尽可能选用屏效较高的屏蔽通风部件。

　　（3）观察孔与显示孔

　　这类型孔面积和最大线度尺寸较大，其设计的关键在于屏蔽透光材料的选择与装配结构的设计。

　　（4）连接器与机箱接缝

　　这类缝的面积与最大线度尺寸均不大，但由于在高频时导致连接器与机箱的接触阻抗急剧增大，从而使得屏蔽电缆的共模传导发射变大，往往导致整个设备的辐射发射出现超标，为此应采用导电橡胶等连接器导电衬垫。

　　由于辐射源分为近区的电场源、磁场源和远区的平面波，因此屏蔽体的屏蔽性能依据辐射源的不同，在材料选择、结构形状和对孔缝泄漏控制等方面都有所不同。在设计中要达到所需的屏蔽性能，则需首先确定辐射源，明确频率范围，再根据各个频段的典型泄漏结构，确定控制要素，进而选择恰当的屏蔽材料，设计屏蔽壳体。

　　综上所述，孔缝抑制的设计要点归纳为：

　　（1）合理选择屏蔽材料；

　　（2）合理设计安装互连结构。

　　4、孔洞泄漏的评估

　　机箱上不可避免地会有各种孔洞，这些孔洞最终决定了屏蔽体的屏蔽效能（假设没有电缆穿过机箱）。一般可以认为，屏蔽机箱在低频时的屏蔽效能主要取决于制造屏蔽体的材料。在高频时的屏蔽效能主要取决于机箱上的孔洞和缝隙。当电磁波入射到一个孔洞时，孔洞的作用是相当于一个偶极天线；当缝隙的长度达到1/2时，其辐射效率最高（与缝隙的宽度无关）。也就是说，它可以把入射到缝隙的全部能量辐射出去，如下图所示。


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