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车辆电磁兼容基础:电磁屏蔽的概念与分类

时间:2026-01-25 理论教育 安安 版权反馈
【摘要】:3)在某些场合下,如果要求对高频和低频电磁场都具有良好的屏蔽效果时,往往采用不同的金属材料组成多层屏蔽体。因此通过对电偶极子和磁偶极子所产生的场进行分析,就可得出实际辐射源的远近场及波阻抗和远、近场的场特性,从而为屏蔽分类提供良好的理论依据。

电磁屏蔽(Electromagnetic Shield)就是对两个空间区域之间进行金属隔离,以控制电场、磁场和电磁波由一个区域对另一个区域的感应和辐射。具体讲,就是用屏蔽体将元部件、电路、组合件、电缆或整个系统的骚扰源包围起来,防止干扰电磁场向外扩散;用屏蔽体将接收电路、设备或系统包围起来,防止它们受到外界电磁场的影响。因为屏蔽体对来自导线、电缆、元部件、电路或系统等外部的干扰电磁波和内部电磁波均起着吸收能量(涡流损耗)、反射能量(电磁波在屏蔽体上的界面反射)和抵消能量(电磁感应在屏蔽层上产生反向电磁场,可抵消部分干扰电磁波)的作用,所以屏蔽体具有减弱干扰的功能。

1)当干扰电磁场的频率较高时,利用低电阻率的金属材料中产生的涡流,形成对外来电磁波的抵消作用,从而达到屏蔽的效果。

2)当干扰电磁波的频率较低时,要采用高磁导率的材料,从而使磁力线限制在屏蔽体内部,防止扩散到屏蔽的空间去。

3)在某些场合下,如果要求对高频和低频电磁场都具有良好的屏蔽效果时,往往采用不同的金属材料组成多层屏蔽体。

工程中,实际的辐射骚扰源大致分为两类:类似于对称振子天线的非闭合载流导线辐射源和类似于变压器绕组的闭合载流导线辐射源。由于电偶极子和磁偶极子是上述两类源的最基本形式,实际的辐射源在空间某点产生的场,均可由若干个基本源的场叠加而成(图5-32)。因此通过对电偶极子和磁偶极子所产生的场进行分析,就可得出实际辐射源的远近场及波阻抗和远、近场的场特性,从而为屏蔽分类提供良好的理论依据。

远、近场的划分是根据两类基本源的场随1/r(场点至源点的距离)的变化而确定的,图示为远、近场的分界点,两类源在远、近场的场特征及传播特性均有所不同,见表5-6。

图示

图5-32 两类基本源在空间所产生的叠加场

表5-6 两类源的场与传播特性

图示

波阻抗|ZW|为空间某点电场强度与磁场强度之比,场源不同,远近场不同,则波阻抗|ZW|也有所不同,表5-7所示为两类源的波阻抗特性。

表5-7 两类源的波阻抗特性(https://www.xing528.com)

图示

能量密度包括电场分量能量密度和磁场分量能量密度,通过对由同一场源所产生的电场、磁场分量的能量密度进行比较,可以确定场源在不同区域内何种分量占主要成分,以便确定具体的屏蔽分类。能量密度的表达式为

电场分量能量密度图示

磁场能量分布密度图示

场源总能量 W=WE+WH (5-25)

表5-8给出了两种场源在远、近场的能量密度。从表中可以看出,两类源的近场有很大的区别,电偶极子的近场能量主要为电场分量,可忽略磁场分量;磁偶极子的近场能量主要为磁场分量,可忽略电场分量;两类源在远场时,电场、磁场分量均必须同时考虑。

表5-8 两类源的能量密度

图示

屏蔽类型依据上述分析可以如表5-9所示分类。

表5-9 屏蔽分类

图示

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