孔隙的电磁泄漏课件.ppt

1、实际机箱上有许多泄漏源：不同部分结合处的缝隙，如通风口、显示窗、按键、指示灯、电缆线、电源线等位置。严格地说任何实际封闭系统的金属壳体并不是一个完整的理想屏蔽体。各种无法避免的不连续缝隙、孔隙（孔缝）破坏了屏蔽体的完整性，从而造成电磁能量的泄漏，降低了金属壳体的屏蔽效能。物理结构电路结构设金属屏蔽体上有一缝隙，其间隙为g，屏蔽板厚度为t，在缝隙入口处产生波阻抗的变化，导致反射损耗。电磁波在缝隙内传输时也会产生传输损耗。因此，缝隙的总损耗包括反射损耗和传输损耗。n 缝隙的电磁泄漏当屏蔽壳体存在缝隙时，通常磁场泄漏的影响要比电场泄漏的影响大。在大多数情况下，采用减小磁场泄漏的方法也更适用于减小电场

2、的泄漏。/0etptHHH/0etgpHH入射波磁场为 H0，经缝隙泄漏到屏蔽体中的场为Hp，有由上面表示可得：若缝隙深而窄，电磁泄漏相对较小。若与无缝隙的情况相比，如果要求经缝隙泄漏的电磁场与经金属板吸收衰减后的场强度相同g即缝隙之宽度应为趋肤深度的三倍左右，也就是说，此时缝隙的泄漏应予考虑。2120lg4kRk020 log()20 lg20 log e27.274(dB)t gpHttTeHgg 当g=t 时，通过缝隙的传输损耗为27dB。通过缝隙的传输损耗（也可做为缝隙的吸收损耗）为设缝隙波阻抗与自由空间波阻抗的比值为k。则，波阻抗突变引起的反射损耗为最后得到的缝隙总的屏蔽效能为212

3、7.320lg4ktSEgk许多屏蔽体需要开散热孔、导线引入/引出孔、调节轴安装孔等，形成孔隙的电磁泄漏。屏蔽体不连续性所导致的电磁泄漏量主要依赖于孔隙的最大线性尺寸（不是孔隙的面积）、波阻抗、骚扰源的频率。设金属板上有尺寸相同的n个圆孔、方孔或矩形孔，每个圆孔的面积为q，每个方孔的面积为Q，屏蔽板的整体面积为F。3 204hhHqTnHF3 204hhHkQTnHF假定孔隙的面积与整个屏蔽面积相比极小，即qF 或 QF。假定孔隙的最大线性尺寸远小于骚扰源的波长，即对于圆孔，其直径D；对于矩形孔，其场边b。设金属屏蔽板外侧表面的磁场为H0，通过孔隙泄漏到内部空间的磁场为Hh，则孔隙的传输系数为

4、：圆孔矩形孔23kb a,163.0ln2,51,1aabababab按照缝隙的电磁泄露计算传输系数电磁场透过屏蔽体有以下两个途径：透过屏蔽体上的孔隙的传输。透过屏蔽体的传输。这两个传输途径是互补相关的，因此在计算屏蔽效能时可以分成两部分进行：假定屏蔽壳体是理想封闭的导体金属板，即在无缝隙屏蔽壳体的情况下，计算金属板的传输系数Tt。通过计算选择屏蔽体的材料及其厚度。假定屏蔽壳体是理想导体金属板，即在电磁场只能透过屏蔽体上孔隙的情况下，计算孔隙的传输系数Th。通过计算，选择屏蔽体的结构。若透过屏蔽壳体和透过屏蔽壳体上的孔隙的电磁场矢量在空间相位相同，则具有孔隙的金属板的总传输系数为 总的屏蔽效能

5、为1120lg20lgthSETTT实际的屏蔽效果决定于缝隙和孔隙所引起的电磁泄漏，而不是决定于材料本身的屏蔽性能。T=Tt+Thn 孔隙特性随着频率的增高，孔隙电磁泄漏将更严重。在相同面积情况下，缝隙比孔隙的电磁泄漏严重，矩形孔比圆形孔的电磁泄漏严重。孔隙的电磁泄漏与孔隙的最大线性尺寸、孔隙的数量和骚扰源的波长有密切关系。当缝隙长度接近工作波长时，缝隙就成为电磁波辐射器，即缝隙天线。对于孔隙，要求其最大线性尺寸小于/5；对于缝隙，要求其最大线性尺寸小于/10，为最小工作波长。020 log()iiESEE(1,2,)iSEin则总泄漏场/200120 log()20 log(10)inSEi

6、ESEE 于是有综合屏蔽效能的计算公式20/010iSEiEEniniSEiiEEE1120/010设各泄露因素的屏蔽效能为例：设某一频率下，机壳屏蔽材料本身有110dB的屏蔽效能，各泄漏因素造成屏蔽效能为：（1）滤波与连接器面板：101dB；（2）通风孔92dB;（3）门泄漏：88dB;（4）接缝泄漏：83dB。求机箱的总屏蔽效能。解解：110/20101/2092/2088/2083/2020 lg(1010101010)SE5555520 lg(0.32100.89102.51103.98107.0810)205lg(0.320.892.513.987.08)76.6(dB)金属板上的通

7、风结构截止波导管的屏蔽效能带孔隙的金属板、金属网，对超高频以上的频率基本上没有屏蔽效果。因此超高频以上的频率需要采用截止波导管来屏蔽。原理：波导实质上是高通滤波器，它对在其截止频率以下的所有频率都有衰减作用。作为截止波导管，其长度比横截面直径或最大线性尺寸至少大三倍。电磁波频率远低于波导的最低截止频率，因而产生很大的衰减。截止频率：矩形波导：fc10 15/b（GHz）圆形波导：fc11 17.5/d（GHz）六角波导：fc10 15/W（GHz）W 屏蔽效能矩形波导：圆形波导：六角波导：9220 lg e20 lg e8.691.823101(/)dBlccSElllfff（l 的单位为：c

8、m）2(2/)1(/)cccfff27.3dBlSEb32.0dBlSED27.3dBlSEW当 f fc 时：一般性设计要求：l 3b、3d、3Wfc =（510）f孔洞的泄漏不孔洞的泄漏不能满足屏蔽要能满足屏蔽要求求SESE 确定截止波导确定截止波导管的截面形状管的截面形状确定要屏蔽确定要屏蔽的最高的频的最高的频率率f f确定波导管的确定波导管的截止频率截止频率f fc c计算截止波导计算截止波导管的截面尺寸管的截面尺寸 由由SESE确定截止确定截止波导管的长度波导管的长度 截止波导管的设计步骤截止波导管的设计步骤在将截止波导应用到屏蔽体上时，要注意以下几个问题：波导管必须是截止的。波导管对于频率在截止频率以上的电磁波没有任何衰减作用，至少要使波导的截止频率是所屏蔽频率的5倍。不能有金属材料穿过截止波导管。当有金属材料穿过截止波导管时，会导致严重的电磁泄漏。需要注意的是有些光缆的内部加有金属加强筋，这时将光缆穿过截止波导时也会引起泄漏。波导管的安装。最可靠的方法是焊接，在屏蔽体上开一个尺寸与波导管截面相同的孔，然后将波导管的四周与屏蔽体连续焊接起来。如果波导管本身带法兰盘，利用法兰盘来将波导管固定在屏蔽体上，需要在法兰盘与屏蔽体基体之间安装电磁密封衬垫。n 在这里，我们对多种形式孔隙结构的屏蔽效果进行讨论，在后面的学习中将进一步对典型孔隙结构进行具体分析。