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電磁屏蔽
屏蔽體對(duì)來(lái)自導(dǎo)線、電纜、元部件、電路或系統(tǒng)等外部的干擾電磁波和內(nèi)部電磁波均起著吸收能量(渦流損耗)、反射能量(電磁波在屏蔽體上的界面反射)和抵消能量(電磁感應(yīng)在屏蔽層上產(chǎn)生反向電磁場(chǎng),可抵消部分干擾電磁波)的作用,所以屏蔽體具有減弱干擾的功能。根據(jù)電磁場(chǎng)理論,計(jì)算電磁波在不同傳播媒介的分界面及媒質(zhì)內(nèi)部傳輸時(shí)產(chǎn)生的反射與衰減。⑴當(dāng)干擾電磁場(chǎng)的頻率較高時(shí),利用低電阻率的金屬材料中產(chǎn)生的渦流,形成對(duì)外來(lái)電磁波的抵消作用,從而達(dá)到屏蔽的效果。⑵當(dāng)干擾電磁波的頻率較低時(shí),要采用高導(dǎo)磁率的材料,從而使磁力線限制在屏蔽體內(nèi)部,防止擴(kuò)散到屏蔽的空間去。⑶在某些場(chǎng)合下,如果要求對(duì)高頻和低頻電磁場(chǎng)都具有良好的屏蔽效果時(shí),往往采用不同的金屬材料組成多層屏蔽體。
電磁屏蔽的原理
電磁屏蔽是用屏蔽體阻止高頻電磁場(chǎng)在空間傳播的一種措施。在許多文獻(xiàn)中將電磁屏蔽體比喻成液體密封容器,似乎只有當(dāng)用導(dǎo)電彈性材料將縫隙密封到滴水不漏的程度才能夠防止電磁波泄漏。電磁波在通過金屬或?qū)﹄姶挪ㄓ兴p作用的阻擋層時(shí),會(huì)受到一定程度的衰減,說(shuō)明該阻擋層材料有屏蔽作用。材料的屏蔽效能與電磁波的自身特性及材料的性質(zhì)有關(guān)。電磁屏蔽機(jī)理常用分析方法有3種:借助電路理論,即電磁感應(yīng)原理,通過渦流的屏蔽效應(yīng)闡述電磁屏蔽的機(jī)理;根據(jù)電磁場(chǎng)理論,計(jì)算電磁波在不同傳播媒介的分界面及媒質(zhì)內(nèi)部傳輸時(shí)產(chǎn)生的反射與衰減;根據(jù)傳輸線理論,行波在有耗非均勻傳輸線中會(huì)反射與損耗,這與電磁波在通過金屬時(shí)的現(xiàn)象相似,用它計(jì)算屏蔽材料的反射與衰減,比經(jīng)典的電磁場(chǎng)理論更為簡(jiǎn)便。隨著數(shù)值計(jì)算方法的不斷完善,有限元法及有限時(shí)域差分法已開始被用于復(fù)雜屏蔽體效能的計(jì)算。
電磁屏蔽室
電磁屏蔽室就是利用屏蔽材料阻隔或削弱被屏蔽區(qū)域與外界的電磁能量傳播。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。電磁屏蔽的原理是利用屏蔽體對(duì)電磁能流的反射、吸收和引導(dǎo),它與屏蔽結(jié)構(gòu)表面和屏蔽體內(nèi)部產(chǎn)生的電荷、電流與極化現(xiàn)象密切相關(guān)。電磁屏蔽室按照其原理分為電場(chǎng)屏蔽(靜電屏蔽和交變電場(chǎng)屏蔽)、磁場(chǎng)屏蔽(低頻磁場(chǎng)和高頻磁場(chǎng)屏蔽)和電磁場(chǎng)屏蔽(電磁波的屏蔽)。通常所說(shuō)的電磁屏蔽室是指后一種,就是對(duì)電場(chǎng)和磁場(chǎng)同時(shí)進(jìn)行屏蔽。
按照屏蔽作用原理,屏蔽體對(duì)屏蔽效能的貢獻(xiàn)分為3部分:
(1)屏蔽體表面因阻抗失配引起的反射損耗;
(2)電磁波在屏蔽材料內(nèi)部傳輸時(shí),電磁能量被吸收引起傳輸損耗或吸收損耗;
(3)電磁波在屏蔽材料內(nèi)壁面之間多次反射引起的多次反射損耗。
由此可以得到影響材料屏蔽效能的3個(gè)基本因素,即材料的電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率及材料厚度。電磁屏蔽體:主要用來(lái)遏止高頻電磁場(chǎng)的影響,使干擾場(chǎng)在屏蔽體內(nèi)形成渦流并在屏蔽體與被保護(hù)空間的分界面上產(chǎn)生反射,從而大大削弱干擾場(chǎng)在被保護(hù)空間的場(chǎng)強(qiáng)值,達(dá)到了屏蔽效果。這也是屏蔽材料研究本身所必須關(guān)注的問題和突破口。當(dāng)然,對(duì)于電磁屏蔽體結(jié)構(gòu),其電磁屏蔽室作用還與結(jié)構(gòu)、形狀、氣密性等有關(guān),對(duì)于具體問題,還需要考慮被屏蔽的電磁波頻率、場(chǎng)源性質(zhì)等。