屏蔽体的设计对电磁屏蔽效能的影响

电磁屏蔽就是以金属隔离的原理来控制电磁干扰由一个区域向另一区域感应和辐射传播的方法。屏蔽一般分为两种类型：一类是静电屏蔽，主要用于防治静电场和恒定磁场的影响；另一类是电磁屏蔽，主要用于防止交变电场、交变磁场以及交变电磁场的影响。

静电屏蔽应具有两个基本要点，即完善的屏蔽体和良好的接地。

电磁屏蔽不但要求有良好的接地，而且要求屏蔽体具有良好的导电连续性，对屏蔽体的导电性要求要比静电屏蔽高得多。因而为了满足电磁兼容性要求，常常用高导电性的材料作为屏蔽材料，如铜板、铜箔、铝板、铝箔、钢板或金属镀层、导电涂层。在实际的屏蔽中，电磁屏蔽效能更大程度上依赖于机箱的结构，即导电的连续性。机箱上的接缝、开口等都是电磁波的泄漏源。穿过机箱的电缆也是造成屏蔽效能下降的主要原因。

解决机箱缝隙电磁泄漏的方式是在缝隙处使用电磁密封衬垫。电磁密封衬垫是一种导电的弹塑性材料，它能够保持缝隙处的导电连续性。常见的电磁密封衬垫有导电橡胶、双重导电橡胶、金属编织网套、螺旋管衬垫、定向金属导电橡胶等。机箱上开口的电磁泄漏与开口的形状、辐射源的特性和辐射源到开口处的距离有关。通过适当的设计开口尺寸和辐射源到开口的距离能够改善屏蔽效能的要求。通风口可使用穿孔金属板，只要孔的直径足够小，就能够达到所要求的屏蔽效能。当对通风量的要求高时，必须使用截止波导通风板（蜂窝板），否则不能兼顾屏蔽和通风量的要求。如果对屏蔽要求不高，并且环境条件较好，可以使用铝箔制成的蜂窝板。这种产品的价格低，但强度差，容易损坏。如果对屏蔽的要求高，或环境恶劣（如军用环境），则要使用铜制或钢制蜂窝板。这种产品各方面性能优越，但价格高昂，如计算机显示屏等，即要满足视觉需要，又要满足防电磁泄漏要求。通常在显示屏前加装高性能屏蔽视窗。屏蔽机箱上绝不允许有导线直接穿过，当导线必须穿过机箱时，一定要使用适当的滤波器，或对导线进行适当的屏蔽。

磁场屏蔽主要是依靠磁场在屏蔽材料中的吸收损耗。对高频磁场的屏蔽，屏蔽材料的选择与屏蔽电场的要求一样，应选择高电导率、一定厚度的材料；可是当频率较低时，为了屏蔽低频磁场，对磁屏蔽材料的选择原则却完全不同了。当频率下降到很低时，为了满足屏蔽效能的要求，不可能通过无限增加厚度的途径达到，唯一可行的方法是选择高磁导率的材料。从物理本质来说，对低频磁场的屏蔽不是靠感应涡流产生的反磁场，而是靠屏蔽材料的低阻特性，让磁力线局限在屏蔽材料中，不致传出屏蔽体。磁导率与频率的关系如图5-42所示。

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图5-42 磁导率与频率的关系

除了低频磁场外，大部分金属材料可以提供100dB以上的屏蔽效能。但在实际工作中，要达到80dB以上的屏蔽效能也是十分困难的。这是因为，屏蔽体的屏蔽效能不仅取决于屏蔽体的结构，必须同时满足电磁屏蔽的三个基本原则。

（1）屏蔽体的导电连续性 这指的是整个屏蔽体必须是一个完整的、连续的导电体。这一点在实现起来十分困难。因为一个完全封闭的屏蔽体是没有任何使用价值的。一个实用的机箱上会有很多孔缝造成屏蔽：通风口、显示口、安装各种调节杆的开口、不同部分的接合缝隙等。如果设计人员在设计时没有考虑如何处理这些导致导电不连续的因素，屏蔽体的屏蔽效能往往很低，甚至没有屏蔽效能。

（2）不能有直接穿过屏蔽体的导体 一个屏蔽效能再高的屏蔽机箱，一旦有导线直接穿过屏蔽机箱，其屏蔽效能会损失60dB以上。但是，机箱上总会有电缆穿出（入），至少会有一条电源电缆存在，如果没有对这些电缆进行妥善的处理（屏蔽或滤波），它们就会极大地损坏屏蔽体。妥善处理这些电缆是屏蔽设计的重要内容之一。注意：穿过屏蔽体的导体的危害有时比孔缝的危害更大。

（3）电磁屏蔽的效能与接地无关 对于静电场屏蔽，屏蔽体是必须接地的。但是对于电磁屏蔽，屏蔽体的屏蔽效能却与屏蔽体接地与否无关，这是设计人员必须明确的。在很多场合，将屏蔽体接地确实改变了电磁状态，但这是由于其他一些原因，而不是由于接地导致的。