t=材料的厚度,μr=材料的磁导率,σr=材料的电导率,对于特定的材料,这些都是已知的。f=被屏蔽电磁波的频率。
式中的R称为屏蔽材料的反射损耗,是当电磁波入射到不同媒质的分界面时发生的,计算公式为:
用这个定义式只能测试屏蔽材料的屏蔽效能,而无法确定应该使用什么材料做屏蔽体。要确定使用什么材料制造屏蔽体,必须了解到材料的屏蔽效能与材料的什么特性参数有关。
式中的A称为屏蔽材料的吸收损耗,是电磁波在屏蔽材料中传播时发生的,计算公式为:
对于一个厚度为0材料上的孔洞,在远场区中,最坏情况下(造成最大泄漏的极化方向)的屏蔽效能(实际情况下屏蔽效能可能会更大一些)计算公式为:
式中各量:L=缝隙的长度(mm),H=缝隙的宽度(mm),f=入射电磁波的频率(MHz)。
其次,机箱上总是会有电缆穿出(入),至少会有一条电源电缆。这些电缆会极大地危害屏蔽体,使屏蔽体的屏蔽效能降低数十分贝。妥善处理这些电缆是屏蔽设计中的重要内容之一(穿过屏蔽体的导体的危害有时比孔缝的危害更大)。
当电磁波入射到一个孔洞时,其作用相当于一个偶极天线),Biblioteka Baidu孔洞的长度到达λ/2时,其辐射效率最高(与孔洞的宽度无关),也就是说,它可以将激励孔洞的全部能量辐射出去。
在近场区,孔洞的泄漏还与辐射源的特性有关。当辐射源是电场源时,孔洞的泄漏比远场时小(屏蔽效能高),而当辐射源是磁场源时,孔洞的泄漏比远场时要大(屏蔽效能低)。近场区,孔洞的电磁屏蔽计算公式为:
●屏蔽电场波时,屏蔽体尽量靠近辐射源,屏蔽磁场源时,屏蔽体尽量远离磁场源;
有一种情况需要非常注意,这就是1kHz以下的磁场波。这种磁场波一般由大电流辐射源产生,例如,传输大电流的电力线,大功率的变压器等。对这种频率很低的磁场,只能采用高导磁率的材料开展屏蔽,常用的材料是含镍80%左右的坡莫合金。
电磁波的波阻抗定义为电场分量与磁场分量的比值:Zw=E/H。在距离辐射源较近(λ/2π,称为远场区)时,波波阻抗仅与电场波传播介质有关,其数值等于介质的特性阻抗,空气为377Ω。屏蔽材料的阻抗计算方式为:
电磁屏蔽是解决电磁兼容问题的重要手段之一,大部分电磁兼容问题都能够最终靠电磁屏蔽来解决,用电磁屏蔽的方法来解决电磁干扰问题,最大好处是不可能影响电路的正常工作,因此不需要对电路做任何修改。
屏蔽体的有效性用屏蔽效能来度量。屏蔽效能是没有屏蔽时空间某个位置的场强E1与有屏蔽时该位置的场强E2的比值,它表征了屏蔽体对电磁波的衰减程度。用于电磁兼容目的的屏蔽体通常能将电磁波的强度衰减到原来的百分之一至百万分之一,因此通常用分贝来表述屏蔽效能,这时屏蔽效能的定义公式为:
计算机在使用的过程中,会在元器件表面积聚大量的静电电荷。最典型的就是显示器在使用过后用手去触摸显示屏幕就会发生剧烈的静电放电现象,这就是显示器屏幕上的电荷与我们人体上所带异号电荷发生中和时所产生的静电放电现象,至于静电放电的定义,这里就不再表达,有兴趣的读者能自行查阅资料。由于静电放电过程是电位、电流随机瞬间变化的电磁辐射,所以,不管是放电能量较小的电晕放电,还是放电能量较大的火花式放电,都可以产生电磁辐射。计算机本身包含有大量的高电磁灵敏度的电路以及元器件,所以,在使用的过程中若遇到静电放电现象(ESP),出现的后果是不可预测的。静电放电现象对计算机的危害可分为硬性损伤和软性损伤,硬性损伤就是指由于ESP过于强烈而导致的如显卡、CPU、内存等电磁灵敏度很高的元器件被击穿,从而无法正常工作甚至彻底报废。静电放电所造成的硬性损伤的破坏程度,主要根据静电放电的能量及元器件的静电敏感度,也和危害源与敏感器件之间的能量耦合方式,相互位置有关。软性损伤则是指由于静电放电时产生的电磁干扰(其电磁脉冲频谱可达Mhz~Ghz)造成的存储器内部存储错误、比特数位移位,由此产生如死机、非法操作、文件丢失、硬盘坏道产生等隐性错误,相对于硬性损伤,它更难被发现。
一般除了低频磁场外,大部分金属材料能够给大家提供100dB以上的屏蔽效能。但在实际中,常见的情况是金属做成的屏蔽体,并没这么高的屏蔽效能,甚至基本上没有屏蔽效能。这是因为许多设计人员没有了解电磁屏蔽的关键。
首先,有必要了解的是电磁屏蔽与屏蔽体接地与否并没关系。这与静电场的屏蔽不同,在静电中,只要将屏蔽体接地,就可以有明显效果地地屏蔽静电场。而电磁屏蔽却与屏蔽体接地与否无关,这是必须明确的。
电磁屏蔽的关键点有两个,一个是保证屏蔽体的导电连续性,即整个屏蔽体必须是一个完整的、连续的导电体。另一点是不能有穿过机箱的导体。对于一个实际的机箱,这两点实现起来都非常困难。
首先,一个实用的机箱上会有很多孔洞和孔缝:通风口、显示口、安装各种调节杆的开口、不同部分结合的缝隙等。屏蔽设计的主要内容就是如何妥善处理这些孔缝,同时不可能影响机箱的其他性能(美观、可维性、可靠性)。
从上面几个公式,就可以计算出各种屏蔽材料的屏蔽效能了,为了方便设计,下面给出一些定性的结论。
●同一种屏蔽材料,对于不同的电磁波,屏蔽效能使不同的,对电场波的屏蔽效能最高,对磁场波的屏蔽效能最低,也就是说,电场波最容易屏蔽,磁场波最难屏蔽;
来源：M6米乐APP下载-资讯 发布时间：2024-03-28 10:55:21