1、屏蔽技术应用,基本概念,屏蔽材料,屏蔽原理,屏蔽箱设计,屏蔽是抑制辐射干扰的有效办法！,屏蔽性能,一. 屏蔽的基本概念,屏蔽是利用导电或导磁材料制成的壳、板、套、等 各种形状的屏蔽体，将电磁能量限制在一定空间围内的抑制辐射干扰的一种有效措施。 采用屏蔽的目的有两个： 一是限制设备内部的辐射电磁能越出某一区域；二是防止外部的辐射电磁能进入某一区域。屏蔽箱的屏蔽效能：指模拟干扰源置于屏蔽箱外时，屏蔽箱置放前后的空间某点电场强度、磁场强度或功率之比再取对数（lgp1/p2），用dB表示。测试设备有：网络分析仪（信号发生器+频谱分析仪）、偶极子天线、喇叭天线、屏蔽箱。,二.屏蔽原理,按屏蔽所起的作用分
2、，有电屏蔽、磁屏蔽和电磁场屏蔽三种。 2.1 电屏蔽： 电屏蔽的实质是减少两个设备（或两个电路、组件、元件）间电场感应的影响。它包括静电屏蔽和对近场的高阻抗电场源的低频电场的屏蔽两部分。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。 屏蔽静电场源对外界的干扰：使用屏蔽体将静电场源包围起来，并将屏蔽体接地，将静电场源所产生的电力线封闭在屏蔽体内部。 屏蔽外来静电场的干扰：接地的金属屏蔽体能实现有效的屏蔽。 低频电场的屏蔽：屏蔽体必须选用导电性能良好的材料，且必须接地。只有这样才能有效地减小干扰。若屏蔽体不接地或接地不良，则由于分布电容的作用将会导致加屏蔽后干扰反而变得更大。,2.2 磁屏
3、蔽：,磁屏蔽包括两部分：恒定磁场的屏蔽和对低阻抗磁场源的近区场即低频时变磁场的屏蔽。 磁屏蔽体一般选用钢、铁、坡莫合金等高导磁率的铁磁性材料，这种磁屏蔽体在空气中可使大部分磁量从中流过，从而达到了减弱磁场的目的。选用高导磁率的材料，增加屏蔽体的壁厚，以减少屏蔽体的磁阻。 被屏蔽物要放在屏蔽体中心位置，尽可能不让磁通经过被屏蔽物，避免降低屏蔽效果。 注意屏蔽体的结构，凡缝隙、通风孔等应顺着磁场方向分布，尽可能不阻断磁通的通过。 对强磁场可采用双层屏蔽体结构：当要屏蔽外部强磁场时，要求外层屏蔽体选用不易磁饱和的材料，如硅钢等；内层则用容易达到饱和的高导磁材料，如坡莫合金等。反之，屏蔽体的材料使用次
4、序也颠倒过来。 两层屏蔽体在安装时要注意彼此间的磁路绝缘。如屏蔽体无接地要求，可用绝缘材料作支撑；如要求接地，两层屏蔽体可用非铁磁材料的金属作支撑。,2.3 电磁屏蔽：,电磁屏蔽是在辐射干扰的远区场，同时屏蔽电场和磁场的一种措施。其目的是要阻止电磁场在空间传播。 电磁屏蔽就是选用良导体制成的屏蔽体，通过对电磁波的反射和吸收作用来达到衰减电磁能量，减少辐射干扰的目的。 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。 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。,2.4 多
5、层屏蔽：,在屏蔽要求很高的情况下，单层屏蔽往往难以满足要求，这就要采用多层屏蔽。 一般多层屏蔽的夹层为空气。双层屏蔽体的屏效小于两个单层屏蔽体的屏效之和。 在频率很高时，电磁波在两屏蔽层间会产生谐振。 当两层间距为1/4波长的奇数倍时，双层屏蔽具有最大的屏效；当两层间距为1/4波长的偶数倍时，屏效最小。 所以屏蔽层间的谐振及层间距为1/4波长的偶数倍，都是多层屏蔽应用中应力求避免的。,3.屏蔽材料 屏蔽材料可分为吸波材料、导电材料、散热材料,3.1泡沫塑料吸波材料，由高质量聚氨酯软泡沫浸渍炭黑及阻燃处理，经过系列加工制成.提供了良好的电性能、阻燃性能、物理性能和环保性能。由于泡沫塑料介质参数小
6、，表面反射较小，同时为体相吸收，内部有足够衰减，并进行了优化处理，因而有良好的垂直入射、斜入射、散射和透射衰减性能。 泡沫塑料吸波材料种类：泡沫实心角锥SA型、劈锥SAW型、斜角锥SAX型、大型泡沫主体角锥SAH 、 低频泡沫角锥SAD型、低频劈锥SAWD型和CAWD型、铁氧体比配角锥和铁氧体复合的泡沫角锥SAM型、泡沫单层平板SAT-X，透射衰减较大FCT型、泡沫多层SML型。（泡沫型号是大连东信科技） 、FRC薄片板型、FRC薄片波浪型。,材料厚度和工作波长的比值与入射角关系，以角锥SA500型来说，当材料厚度和工作波长之比d/为0.4、1、2.5和8时，垂直入射的反射率RW分别达到-20
7、、-30、-40和-50dB。斜入射一般在入射角30内，RW变化不大，随着入射角增加，开始变差，60时RW比垂直入射差10-15dB。厚度与波长之比越大，同一入射角内反射率越小；厚度与波长之比一定，入射角越大，反射率越大。也有特殊情况。,由上述数据可以得出，单位体积内材料厚度越厚，在同一频率内反射率越小，材料在同一厚度，在一定频率范围（GHZ)下随频率变小，垂直入射的最大反射射率变大。但此规矩并不是绝对的。 橡胶塑料吸波材料，主要由聚氨酯橡胶制做的薄片吸波材料，橡胶薄层单层平板厚度薄，可弯曲，强度好，耐天侯，耐老化，并有阻燃性能，使用温度55+100，可在野外、潮湿、盐雾等恶劣环境使用。在使用
8、时必须紧贴金属基底。可采用橡胶型粘合剂或背胶粘合。 橡胶塑料吸波材料种类：单层平板RAT-X型 、双层平板RAT-X型 、平板RKT-X型、圆柱、方格RAT-X型、平板RATF-X型、橡胶圆锥宽频RAC型。,铍铜（BeCu）是一种高性能的金属，它能够被铸造并用于广泛的零件领域内。其机械和电气特性使其成为理想的电磁干扰和射频干扰屏蔽产品材料。 铍铜的电气特性提供非常广泛频率范围内的屏蔽效果，与此同时，其机械特性具有很高的偏离范围，而且寿命长不会压缩，铍铜弹片提供最大的弹性和耐疲劳性，而且有优良的导电性，有多种镀层选择。铍铜有很高的生命周期且符合大间隙的差异，使其成为衰减的最佳材料。,金属簧片,铍
9、铜的优点： 1.优良的弹性回复性。2.低压缩力，可反复双向压缩。 3.持久的耐疲劳特性。4.无应力松弛现象，尺寸稳定性好。 5.材料性能几乎不受圆角和片纹方向影响。6.容易加工成形，易加工成各式的外形。7.易设计小型化。8.适合较大间隙填充。9.容易安装，可有多种安装方法选择 10.容易电镀和焊接。11.优良的导电性。12.超低磁导率。13.宽的温度变化适应范围不会燃烧。14.耐腐蚀。15.屏蔽效能优良 。,其它屏蔽材料 1.导电布，导电布是由化学纤维及天然纤维等构成的织物表面上覆上（金银铜镍）等金属表层所构成的金属纤维所编织而成，可赋予导电性且没有纤维固有性质。厚度0.150.02 mm ，
10、频率100MHz衰减90dB，频率3GHz衰减70dB以上 2.导电泡棉衬垫是由聚酯纤维制作表面覆上金属构成金属纤维 3.铜箔导电泡棉是由纯软质铜+聚脂纤维制作 4.铜箔胶粘带 5.全金属丝网屏蔽条 6.导电胶 7.电缆屏蔽缠带 8. O型导电密封圈,截止波导通风板,屏蔽机箱的通风口及其它开口都是主要的电磁辐射源。 有时开小孔或加金属丝网的方法都难以达到满意的屏蔽效能。 当金属管截面尺寸满足一定条件时，可以传输一定频率范围的电磁波，称为波导管。而波导管存在一个截止频率，当频率低于截止频率时，电磁波被截止而不能传输。根据这个原理可以设计成截止波导管。 截止波导通风板由许多截止波导管依次排列组成。
11、 为了提高通风效率，每个截止波导管的截面都设计为六角形，故又称蜂窝状通风板。 当屏蔽效能要求很高时，可用两块截止波导通风板构成双层通风板。 通风板材料的导电率是屏蔽效能的重要因素，采用高导电率材料或镀层的通风板可以得到高屏蔽效能。,矩形波导管的截止频率：fc=1510E9/l式中：L是矩形波导管的开口最大尺寸，单位是cm，fc 的单位是Hz。 圆形波导管的截止频率：fc=17.610E9/d式中：d是圆形波导管的内直径，单位是cm，fc 的单位是Hz。 六角形波导管的截止频率：fc=1510E9/w式中：w是六角形波导管的开口最大尺寸，单位是cm，fc 的单位是Hz。 截止波导管的吸收损耗：落
12、在波导管频率截止区内的电磁波穿过波导管时，会发生衰减，这种衰减称为截止波导管的吸收损耗，截止波导管的吸收损耗计算公式如下A=1.8fct10E-9（1-（f /fc）E2）E1/2 （dB） 式中：t是截止波导管的长度，单位是cm，f是所关心信号的频率（Hz），fc是截止波导管截止频率（Hz）。如果所关心的频率f远低于截止波导管截止频率（ffc/5），则公式化简为：A=1.8fcL10E-9 （dB） 圆形截止波导管： A=32t/d （dB） 矩形（六角形）截止波导管： A=27t/L （dB） 从公式中可以看出，当干扰的频率远低于波导管的截止频率使，若波导管的长度增加一个截面最大尺寸，则损
13、耗增加将近30分贝。,截止波导管的总屏蔽效能：截止波导管的屏蔽效能由吸收损耗部分加上孔洞的屏蔽效能,不能满足屏蔽要求时，就可以考虑使用截止波导管，利用截止波导管的深度提供的额外的损耗增加屏蔽效能。16.截止波导管的注意事项与设计步骤 1）绝对不能使导体穿过截止波导管，否则会造成严重的电磁泄漏，这是一个常见的错误。 2）一定要确保波导管相对于要屏蔽的频率处于截止状态，并且截止频率要远高于（5倍以上）需要屏蔽的频率。设计截止波导管的步骤如下所示： A)确定需要屏蔽的最高频率Fmax和屏蔽效能SE B)确定截止波导管的截止频率Fc，使fc5Fmax C)根据Fc，利用计算Fc的方程计算波导管的截面尺
14、寸d D)根据d和SE，利用波导管吸收损耗公式计算波导管长度t,截止波导管,截止波导通风窗,通风波导窗,波导管可以通过非金属物件,波导管 在外壳上的应用,截止波导管 的使用,4.5 屏蔽玻璃（高性能聚碳酸脂屏蔽窗 ）,夹丝网屏蔽玻璃是一种低阻抗的金属丝网通过特殊工艺夹在两层玻璃或聚丙烯树脂之间。能在恶劣的环境中防止EMI辐射。其结构坚固、透光性好、显示失真性小，还可在设计时选用彩色滤光片和用来增强对比的偏振片，可以灵活方便地满足特殊场合下的光学和屏蔽要求。目前被广泛地应用在电子设备需要透光的窗口，如CRT、仪表液晶显示窗口。,屏蔽箱设计一般规则,底板和机壳是为控制设备或功能单元中无用信号通路提
15、供屏蔽的最有效方法。 屏蔽程度取决于结构材料选择和装配中所用的设计技术两个方面。 屏蔽： 屏蔽是对场的处理问题。离场源的距离不同的区域，场的性质不同。一个临界距离是d0：d0=/2/6 (1) 场域划分 粗略划分：d/2的区域为近场区，d/2的区域为远场区 严格划分：dd0/3即d/20的区域为近场区，实际可扩展到d/1.2，d3d0=/2的区域为远场区，/20d/2的区域为过渡区 三角锥手机耦合测试为近场测试；暗房测试为远场,(2) 场域性质,近场是感应场，包括静电场和静磁场，对外不辐射能量。（法拉第屏蔽处理） 远场是辐射场，包括交变电场E和交变磁场H，E和H矢量在时间上同相而向外辐射能量。
16、（机箱屏蔽处理，特别是电气连续性问题的处理。） 过渡区是感应电磁场，场的性质比较复杂。 (3) 对设备内部主要是近场问题。 如果波源的电压高、电流小，则电场的作用比磁场的作用明显，可采用电场屏蔽。 如果波源的电压低、电流大，则磁场起主导作用，应采用磁场屏蔽。 电场屏蔽用法拉第屏蔽（屏蔽箱体材质导电性能良好、接地）来消除电场的影响。 磁场屏蔽使用铁磁性材料进行磁场屏蔽。 (4) 电磁场的屏蔽电连续的闭合金属箱体，对抗远场和近场。,结构材料,(1) 适用于底板和机壳的大多数材料是良导体，可以屏蔽电场，如铝、铜等。主要的屏蔽机理是反射信号而不是吸收。 (2) 对磁场的屏蔽需要铁磁材料，如高导磁率合金
17、和铁。主要的屏蔽机理是吸收而不是反射。 (3) 在强电磁环境中，要求材料能屏蔽电场和磁场两种成分，因此需要结构上完好的铁磁材料。屏蔽效能直接受材料厚度（信号衰减主要靠铁磁材料吸收，铁磁材料吸收具有吸收饱和度）以及搭接和接地方法好坏的影响。 (4) 对塑料壳体可以在其内壁喷涂屏蔽层，或在注塑时掺入金属纤维（类似屏蔽手套机理）。,缝隙,提高缝隙屏蔽效能的结构措施包括增加缝隙深度（波导管原理），减少缝隙长度，在接合面加入导电衬垫，在接缝处涂上导电涂料，缩短螺钉间距等。 (1) 在底板和机壳的每一条缝和不连续处要尽可能好地搭接。 (2) 保证接缝处金属对金属的接触，以防电磁能的泄漏和辐 射。 (3)
18、可能的话，接缝应焊接，以便接合面连续。在条件受限制的情况下，可用点焊、小间距铆接和螺钉连接来处理。 (4) 在不加导电衬垫时，螺钉间距一般应小于最高工作频率的1波长，至少不大于1/20波长。 (5) 用螺钉或铆接进行搭接时，应首先在缝的中部搭接好，然后逐渐向两端延伸，以防金属表面的弯曲。,(6) 保证紧固方法有足够的压力，以便在有变形应力、冲击、振动时保持表面接触。 (7) 在接缝不平整的地方、可移动的面板等处，必须使用导电衬垫或指形弹簧材料。 (8) 选择高导电率和弹性好的衬垫。选择衬垫时要考虑接合处所使用的频率。 (9) 选择硬韧材料做成的衬垫。 (10) 保证同衬垫配合的金属表面没有非导
19、电保护层。 (11) 当需要活动接触时，使用指形压簧（而不用网状衬垫），并要注意保持弹性指簧的压力。 (12) 导电橡胶衬垫用在铝金属表面时，要注意电化腐蚀作用。,穿透和开口:,(1) 要注意由于电缆穿过机壳使整体屏蔽效能降低的程度。典型的未滤波的导线穿过屏蔽体时屏蔽效能降低30dB以上。 (2) 电源线进入机壳时，全部应通过滤波器盒。滤波器的输入端最好能穿出到屏蔽机壳外；若滤波器结构不宜穿出机壳，则应在电源线进入机壳处专为滤波器设置一隔舱 (3) 信号线、控制线进入/穿出机壳时，要通过适当的滤波器，具有滤波插针的多芯连接器（插座）适于这种场合使用。屏蔽箱常用滤波器有穿心电容滤波、RLC无源电
20、路滤波。 (4) 穿过屏蔽壳体的金属控制轴（如气弹簧），应该用金属触片、接地螺母或射频衬垫接地。也可不用接地的金属轴而用其他绝缘轴贯通波导圆管来作控制轴。 (5) 必须注意在截止波导孔内贯通金属轴或导线会严重降低屏蔽效能。 (6) 当要求使用对地绝缘的金属控制轴时，可用短的隐性控制轴（如光纤转换器），不调节时用螺帽或金属衬垫弹性安装帽盖住。,(7) 为保险丝、插孔等加金属帽。 (8) 用导电衬垫和垫圈、螺母等实现钮子开关防泄漏安装。 (9) 在屏蔽、通风和强度要求不苛刻时，用蜂窝板屏蔽通风口。 (10) 尽可能在指示器、显示器后面加屏蔽，并对所有引线用穿心电容器滤波。 (11) 在不能从后面屏蔽指示器/显示器和对引线滤波时，要用与机壳连续连接的金属网或导电玻璃屏蔽指示器/显示器的前面。 屏蔽体要起到屏蔽作用应具备下述三个要素：屏蔽体是一个完整的电连续体；有完善的滤波措施；对于电屏蔽还要有良好的接地。 如提高导电涂料的性能，合理布置孔、缝的位置及开口方向，加装滤波器连接器、屏蔽铜网及导电衬垫，提高装配工艺水平。,安装屏蔽机箱时的正确方法,显示窗的处理,操作按键的处理,开关、表头的EMI屏蔽,谢谢！,
