电磁屏蔽的原理与应用_电磁屏蔽的原理是什么_上的应用

  设备工作时，既不希望被外界电磁波干扰，又不希望自身辐射出电磁波干扰外界设备，以及对人体的辐射危害，所以就需要阻断电磁波的传播路径。这就是电磁屏蔽。这同样适用于同一主板上不同电路单元（速度不一样）之间的相互隔离。

  根据麦克斯韦电磁理论，电磁波由互相垂直的电场和磁场组成，变化的电场转成磁场，变化的磁场又转化成电场，它们交替进行，能量便往前方传播。所以，电磁屏蔽要分两方面： 电场屏蔽和磁场屏蔽。

  电场屏蔽依据法拉第笼子效应，电场入射到金属笼子表面，在金属表面便产生感生电荷，这些感生荷被导入接地端，形成趋肤电流，能量被消耗掉了。 所以，对于内部空间，电场被屏蔽了。 如果这个导体不是完全封闭的，比如有一个小洞或者缝隙，感生的电荷形成的趋肤电流就会沿着导体外表面流动，遇到缝隙，电流就会沿着缝隙的内壁进入导体内部空腔，在内部又形成电场，起不到屏蔽作用。

  磁场屏蔽需要用导磁率高的材料阻断传播途径。一般来说，低频电磁波的屏蔽磁屏蔽的作用大些，高频电磁波的屏蔽，电场屏蔽的作用更大些。

  许多人不了解电磁屏蔽的原理，认为只要用金属做一个箱子，然后将箱子接地，就能起到电磁屏蔽的作用。在这种概念指导下结果是失败。因为，电磁屏蔽与屏蔽体接地与否并没关系。真正影响屏蔽体屏蔽效能的只有两个因素：一个是整个屏蔽体表面必须是导电连续的，另一个是不能有直接穿透屏蔽体的导体。

  屏蔽体上有很多导电不连续点，最主要的一类是屏蔽体不同部分结合处形成的不导电缝隙。这些不导电的缝隙就产生了电磁泄漏，如同流体会从容器上的缝隙上泄漏一样。解决这一种泄漏的一个方法是在缝隙处填充导电弹性材料，消除不导电点。这就像在流体容器的缝隙处填充橡胶的道理一样。

  这种弹性导电填充材料就是电磁密封衬垫。在许多文献中将电磁屏蔽体比喻成液体密封容器，似乎只有当用导电弹性材料将缝隙密封到滴水不漏的程度才能预防电磁波泄漏。实际上这是不确切的。因为缝隙或孔洞是否会泄漏电磁波，取决于缝隙或孔洞相对于电磁波波长的尺寸。当波长远大于开口尺寸时，并不可能会产生明显的泄漏。

  用完整的金属屏蔽体将带正电导体包围起来，在屏蔽体的内侧将感应出与带电导体等量的负电荷，外侧出现与带电导体等量的正电荷，如果将金属屏蔽体接地，则外侧的正电荷将流入大地，外侧将不会有电 场存在，即带正电导体的电场被屏蔽在金属屏蔽体内。

  为降低交变电场对敏感电路的耦合干扰电压，可以在干扰源和敏感电路之间设置导电性好的金属屏蔽体，并将金属屏蔽体接地。交变电场对敏感电路的耦合干扰电压大小取决于交变电场电压、耦合电容和金属屏蔽体接地电阻之积。只要设法使金属屏蔽体良好接地，就能使交变电场对敏感电路的耦合干扰电压变 得很小。电场屏蔽以反射为主，因此屏蔽体的厚度不必过大，而以结构强度为主要考虑因素。

  交变磁场屏蔽有高频和低频之分。低频磁场屏蔽是利用高磁导率的材料构成低磁阻通路，使大部分磁场被集中在屏蔽体内。屏蔽体的磁导率越高，厚度越大，磁阻越小，磁场屏蔽的效果越好。当然要与设备的重量相协调。高频磁场的屏蔽是利用高电导率的材料产生的涡流的反向磁场来抵消干扰磁场而实现的。

  一般采用电导率高的材料作屏蔽体，并将屏蔽体接地。它是利用屏蔽体在高频磁场的作用下产生反方向的涡流磁场与原磁场抵消而削弱高频磁场的干扰，又因屏蔽体接地而实现电场屏蔽。屏蔽体的厚度不必 过大，而以趋肤深度和结构强度为主要考虑因素。

  在人类进入信息化的今天，电磁波作为一种资源已在0Hz～400GHz的宽频范围内广泛的用于电子设 备中，随之而来的电磁干扰也就从低频到微波波段，无孔不入的辐射或传导给运行中的设备和周围的环境，给设备和系统及生态带来了越来越严重的危害。各国政府都在制订严格的法规限制来自电子和电磁仪器的电磁干扰（EMI），电磁屏蔽就是以金属隔离的原理来控制电磁波由一个区域向另外一个区域感应或传播的方法。

  屏蔽镀层要有良好的导电、导磁性能。通常表面电阻《1Ω／cm2的镀层可作为EMI／RFI屏蔽层。屏蔽效 果达30dB- 60dB，可满足普通工业用电子设备的要求，屏蔽效果达6odB～90dB可满足精密仪器及军用设备的 要求。化学镀的发展为电磁屏蔽层提供了优异的技术。

  研究表明，在塑料上化学镀Ni—P合金2.6um～3.6um ，屏蔽效果可达67dB一78dB，经56天高温及湿热试验后，镀层电阻变化很小，保持在0．55Ω／cm2～ 0．85Ω／cm2之间。在4GHz～12GHz频率内，屏蔽效果在67dB～78dB范围内。可见化学镀镍层有优良的电磁屏 蔽效果。

  在高频区，化学镀铜的屏蔽效果优于化学镀镍，但经湿热试验后，因发生氧化腐蚀而使屏蔽效果丧失殆 尽。而采用化学镀Cu／Ni复合镀层，屏蔽效果则非常好，经盐雾、湿热试验后，屏蔽效果基本保持不变（见表2、表3、表4）。

  在航空器件中，为避免雷击和EMI屏蔽，只需化学镀Cu（5um）／Ni（12um）既可满足规定的要求。空间望远镜的 电子设备，要检测极小的电讯号，在其屏蔽室内不能有任何散逸磁场存在，并且屏蔽室必须抛光到具有镜面 光亮度的反射表面。采用化学镀Ni—Cu—P合金镀层满足了这些电磁屏蔽和抛光性能要求。化学镀镍合金作电 磁屏蔽镀层还有许多成功案例，例如角反射器，金属屏蔽丝网，导弹及航天器上的电子装置，计算机壳体等。

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