影響屏蔽體的因素

微信公眾號：電磁兼容之家
第1933期
影響屏蔽體的因素



很多人認(rèn)為用金屬材料做機(jī)箱，然后將機(jī)箱接地，就可以起到電磁屏蔽作用，其實(shí)不然。





一

靜電屏蔽的概念


首先復(fù)習(xí)一下靜電場的知識。
左圖有一個(gè)正電荷q，他會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電場。如果將這個(gè)電荷放置在一個(gè)金屬球內(nèi)，如左圖所示，會(huì)發(fā)生什么情況呢？
根據(jù)電荷異性相吸的原理，我們知道，在金屬球的內(nèi)壁，會(huì)感應(yīng)出負(fù)電荷。由于金屬球本來是中性的，當(dāng)內(nèi)壁出現(xiàn)了負(fù)電荷時(shí)，外壁必然會(huì)有等量的正電荷。這個(gè)正電荷又產(chǎn)生了一個(gè)新的電場，理論可以證明，這個(gè)電場與單獨(dú)一個(gè)正電荷產(chǎn)生的電場相同。
如果繪出電場強(qiáng)度與距離的關(guān)系，就是右圖�？梢钥吹�，在金屬球?qū)�體內(nèi)部，電場強(qiáng)度為0，如果忽視r(shí)2、r3區(qū)間，電場強(qiáng)度的變化與沒有金屬球完全相同。因此，簡單的將一個(gè)金屬球套在一個(gè)電荷外面，起不到屏蔽電荷電場的作用。
如果將金屬球的外壁接地，則正電荷泄放掉，僅剩下與電荷等量的負(fù)電荷，這時(shí)，外部電場為零，起到了屏蔽作用。



二

電磁屏蔽的情況


電磁波的屏蔽機(jī)理與靜電荷的屏蔽完全不同。關(guān)于電磁場屏蔽的一種簡單理解如圖所示。
當(dāng)一束電磁波從左側(cè)照射到金屬板時(shí)，會(huì)在金屬板左表面上感應(yīng)出電流，這個(gè)電流產(chǎn)生了一個(gè)新的電磁場，這個(gè)電磁場與入射的電磁場相互抵消，削弱了入射電磁場。
在金屬板的右表面也會(huì)有感應(yīng)電流， 這個(gè)電流也產(chǎn)生電磁場。但是金屬板右表面的電流小于左表面的電流，因此，新產(chǎn)生的電磁場較小。
金屬板越厚，右側(cè)表面的電流越小，電磁波泄漏越少。
可見在這個(gè)過程中，沒有涉及到接地的事情。所以電磁屏蔽并沒有接地的要求。



三

決定機(jī)箱屏蔽效能的關(guān)鍵


除了低頻磁場以外，任何金屬材料都可以提供足夠的屏蔽效能。但是實(shí)際的機(jī)箱往往并沒有預(yù)期的屏蔽效能。有時(shí)，甚至出現(xiàn)使用金屬機(jī)箱后，輻射發(fā)射反而增加的現(xiàn)象。
當(dāng)金屬機(jī)箱的屏蔽效能達(dá)不到預(yù)期的效果時(shí)，很多設(shè)計(jì)師會(huì)試圖通過改善機(jī)箱的“接地”來改善屏蔽效果。但結(jié)果往往令人失望。
那么是什么因素決定了實(shí)際機(jī)箱的屏蔽效能呢？
很多了解一些屏蔽知識的設(shè)計(jì)師知道，機(jī)箱上的孔洞和縫隙往往是導(dǎo)致電磁泄漏的重要原因，實(shí)際上，對機(jī)箱的屏蔽效能影響更大的是穿過機(jī)箱的導(dǎo)體。另外，線路板、內(nèi)部互連線等的擺放位置對于機(jī)箱的屏蔽效能也有影響。這一點(diǎn)也是設(shè)計(jì)師容易忽略的。當(dāng)輻射源靠近空洞、縫隙時(shí)，會(huì)產(chǎn)生更強(qiáng)的泄漏。



四

實(shí)際的屏蔽機(jī)箱并不好處理


影響機(jī)箱屏蔽效能的重要因素是穿過機(jī)箱的導(dǎo)體和孔洞縫隙，也就是，要保持機(jī)箱的屏蔽效能，不能有穿過機(jī)箱的導(dǎo)體，也不能有孔洞和縫隙。
這在一個(gè)實(shí)際的機(jī)箱上是不現(xiàn)實(shí)的。機(jī)箱上會(huì)有很多電纜，包括電源線和信號電纜。這些電纜都是穿過屏蔽機(jī)箱的導(dǎo)體。
一個(gè)實(shí)際的機(jī)箱上還會(huì)有很多孔洞，包括顯示窗口、操作器件的開口、通風(fēng)口等。這些孔洞也是導(dǎo)致電磁泄漏的原因。特別是一些操作器件，不僅形成了孔洞，有時(shí)還是穿過屏蔽體的導(dǎo)體。
機(jī)箱必然會(huì)有活動(dòng)面板，活動(dòng)面板與機(jī)箱的其他部分之間形成了縫隙，這些縫隙是電磁泄漏的原因。如何做好縫隙的電磁密封，并保持縫隙的長期電磁密封效果是屏蔽設(shè)計(jì)的關(guān)鍵之一。



五

貫通導(dǎo)體的電磁泄漏


貫通導(dǎo)體之所以會(huì)導(dǎo)致屏蔽機(jī)箱的泄漏，主要是因?yàn)樨炌▽?dǎo)體同時(shí)起著接收天線和輻射天線的作用。
以輻射源在屏蔽機(jī)箱內(nèi)部的情況為例。當(dāng)有一根導(dǎo)體穿過屏蔽箱時(shí)，例如，某根電纜插在連接器上。機(jī)箱內(nèi)部的電磁場就會(huì)在導(dǎo)體上感應(yīng)出一個(gè)電壓，如圖所示。在這個(gè)電壓的驅(qū)動(dòng)下，導(dǎo)體上會(huì)有電流，這就是共模電流。這個(gè)共模電流產(chǎn)生了電磁輻射。我們感覺這是從內(nèi)部泄漏出來的電磁能量。
導(dǎo)體的輻射強(qiáng)度與導(dǎo)體的長度和感應(yīng)電壓有關(guān)。感應(yīng)電壓的大小與電纜在機(jī)箱內(nèi)部的長度有關(guān)，還與這段導(dǎo)體距離輻射源的距離有關(guān)，以及與輻射源的強(qiáng)度有關(guān)。因此，需要注意控制電纜在機(jī)箱內(nèi)部的長度。并注意要遠(yuǎn)離時(shí)鐘電路這樣的強(qiáng)輻射源。












本條內(nèi)容來自微信公眾號“  電磁兼容之家”，由“Wong”選編。如有任何反饋，請留言給我們。

關(guān)注電磁兼容（emc）微信公眾號，接收電磁兼容相關(guān)內(nèi)容，微信里搜索公眾號“EMC_EMI”或者掃描下方左側(cè)二維碼即可；
加入電磁兼容（EMC）微信群，與國內(nèi)外數(shù)百EMC同行實(shí)時(shí)技術(shù)交流討論，添加微信號“yzg3369”為好友或者掃描下方中間二維碼，注明“EMC”即可邀您加入；
加入電磁兼容（EMC）QQ群，與國內(nèi)外數(shù)千EMC同行實(shí)時(shí)技術(shù)交流討論，添加QQ號“34013334”或者掃描下方右側(cè)二維碼，注明“EMC”即可邀您加入。

公眾號

微信

QQ

原創(chuàng)技術(shù)文章投稿或者推薦轉(zhuǎn)載技術(shù)文章找呂工（微信:mythball），下方左側(cè)二維碼；培訓(xùn)代理招生、互相宣傳合作、宣傳業(yè)務(wù)等找王工（微信:wangshaoqi96），下方右側(cè)二維碼。

呂工

王工

電磁環(huán)境效應(yīng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟媒體矩陣：