电磁屏蔽技术的方法有哪些_电磁屏蔽技术的方法盘点

  电磁波是电磁能量传播的主要方式，高频电路工作时，会向外辐射电磁波，对邻近的其它设备产生干扰。另一方面，空间的各种电磁波也会感应到电路中，对电路造成干扰。电磁屏蔽的作用是切断电磁波的传播途径，从而消除干扰。在解决电磁干扰问题的诸多手段中，电磁屏蔽是最基本和有效的。用电磁屏蔽的方法来解决电磁干扰问题的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。

  同一个屏蔽体对于不同性质的电磁波，其屏蔽性能不同。因此，在考虑电磁屏蔽性能时，要对电磁波的种类有基本认识。电磁波有很多分类的方法，但是在设计屏蔽时，将电磁波按照其波阻抗分为电场波、磁场波、和平面波。

  电磁波的波阻抗ZW 定义为：电磁波中的电场分量E与磁场分量H的比值： ZW = E / H

  电磁波的波阻抗电磁波的辐射源性质、观测点到辐射源的距离以及电磁波所处的传播介质有关。

  距离辐射源较近时，波阻抗取决于辐射源特性。若辐射源为大电流、低电压（辐射源的阻抗较低），则产生的电磁波的波阻抗小于377，称为磁场波。若辐射源为高电压、小电流（辐射源的阻抗较高），则产生的电磁波的波阻抗大于377，称为电场波。

  距离辐射源较远时，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。

  电场波的波阻抗随着传播距离的增加降低，磁场波的波阻抗随着传播距离的增加升高。

  注意：近场区和远场区的分界面随频率不同而不同，不是一个定数，这在分析问题时要注意。例如，在考虑机箱屏蔽时，机箱相对于线路板上的高速而言，可能处于远场区，而对开关电源较低的工作频率而言，可能处于近场区。在近场区设计屏蔽时，要分别电场屏蔽和磁场屏蔽。

  通常所说的屏蔽，多半是指电磁屏蔽。电磁屏蔽是指同时抑制或削弱电场和磁场，一般也指高频交变电磁屏蔽。

  电磁屏蔽是用屏蔽体阻止高频电磁能量在空间传播的一种措施，屏蔽体的材料是金属导体或其他对电磁波有衰减作用的材料。屏蔽效能的大小与电磁波的性质及屏蔽体的材料性质有关。

  交变场中，电场和磁场总是同时存在的。在频率较低的范围内，电磁干扰一般出现在近场区。如前所述，近场随着干扰源的性质不同，电场和磁场的大小有很大差别。高电压、小电流干扰源以电场为主，磁场干扰可忽略不计，这时就可以只考虑电场屏蔽，低电压、大电流干扰源以磁场干扰为主，电场干扰可忽略不计，这时就可以只考虑磁场屏蔽。

  随着频率增高，电磁辐射能力增加，产生辐射电磁场，并趋向于远场干扰。远场干扰中的电场干扰和磁场干扰都不可忽略，因此就需要将电场和磁场同时屏蔽，即电磁屏蔽。高频时即使在设备内部也也许会出现远场干扰，有必要进行电磁屏蔽。如前所述，采用导电材料制作的且接地良好的屏蔽体，就能同时起到电场屏蔽和磁场屏蔽的作用。

  笔记本电脑、GPS、ADSL和移动电线c产品都会因高频电磁波干扰产生杂讯，影响通讯品质。另若人体长期暴露于强力电磁场下，则可能易患癌症病变。因此防电磁干扰已是必备而且势在必行的制程。导电漆EMI导电漆喷涂技术具有高导电性、高电磁屏蔽效率、喷涂简单易操作等特点，大范围的应用于通讯制品、电脑、便携式电子科技类产品消费电子、医疗仪器、家用电子科技类产品和航天及国防等电子设备的EMI屏蔽。腾飞金属科技有限公司TF-801导电漆适用于各种塑胶制品的屏蔽。

  喷涂导电漆解决了因做金属屏蔽罩受空间限制、操作、成本压力的限制，因其导电漆喷涂操作极其简单，做到了塑胶金属化，而受到慢慢的变多的关注及推广。屏蔽导电漆就是能用于喷涂的一种油漆干燥形成漆膜后能起到导电的作用，从而屏蔽电磁波干扰的功能。屏蔽就是对两个空间区域之间进行金属的隔离，以控制电场、磁场和电磁波由一个区域对另一个区域的感应和辐射。

  具体讲，就是用屏蔽体将元部件、电路、组合件、电缆或总系统的干扰源包围起来，防止干扰电磁场向外扩散；用屏蔽体将接收电路、设备或系统包围起来，防止它们受到外界电磁场的影响。导电漆就是用导电金属粉末添加于特定的树脂原料中以制成能够喷涂的的油漆涂料。普遍的使用的有以下具体的几种类型产品：添加银金属粉末的称之为“TF-801银导电漆”;添加铜粉的称之为“TF-609铜导电漆”;添 加镍粉的为“TF-606镍导电漆”;其中以“TF-801 银铜导电漆”使用最为广泛因为相比TF-828银导电漆价格实惠公道很多，相比TF-606镍导电导电性能也相对好很多。

  电磁屏蔽技术就是防止电子设备或者电子元器件之间产生电磁场感应干扰的一种技术。主要有三种方法：

  静电屏蔽：为了尽最大可能避免外界电场对仪器设施的影响，或者为了尽最大可能避免电器设备的电场对外界的影响，用一个空腔导体把外电场遮住，使其内部不受影响，也不使电器设备对外界产生一定的影响，这就叫做静电屏蔽。

  在静电平衡状态下，不论是空心导体还是实心导体；不论导体本身带电多少，或者导体是否处于外电场中，必定为等势体，其内部场强为零，这是静电屏蔽的理论基础。图1所示为未接地和接地的情况。

  可采用空腔导体（金属壳、金属网）来实现静电屏蔽。若空腔导体不接地，则为外屏蔽，即可以屏蔽外电场对于空腔以内的元器件的影响，但不能屏蔽空腔以内的电场对于外界的影响。因为这时如果空腔以内有带电体，则将在空腔内壁上、以及外表上都感生出等量的异号电荷——感生电荷，这些感生电荷的电场可以对外界产生影响。

  若空腔导体接地，则为全屏蔽，即既可以屏蔽外电场对于空腔以内的元器件的影响，也可以屏蔽空腔以内的电场对于外界的影响。因为这时空腔以内的电场强度总是为0，则即使有电荷存在，使得空腔的内、外表面都有感生电荷，但其外表面的感生电荷通过地线而与大地中和了，相应地内表面的感生电荷及其影响也就消除了。

  把电子仪器的金属外壳接地，在某些连接导线或者通讯电缆的外面包覆一层金属网（即成为屏蔽线），在电源变压器的初级绕组和次级绕组之间放置一不闭合的金属薄片，在高压变压器外面加设金属网等，这一些方法都是为了达到静电屏蔽的目的。

  静磁场是稳恒电流或永久磁体产生的磁场。静磁屏蔽是利用高磁导率的铁磁材料做成屏蔽罩以屏蔽外磁场。它与静电屏蔽作用类似而又有不同。静磁屏蔽的原理可以用磁路的概念来说明。如将铁磁材料做成截面如图2（b）的回路，则在外磁场中，绝大部份磁场集中在铁磁回路中。这可以把铁磁材料与空腔中的空气作为并联磁路来分析。因为铁磁材料的磁导率比空气的磁导率要大几千倍，所以空腔的磁阻比铁磁材料的磁阻大得多，外磁场的磁感应线的绝大部份将沿着铁磁材料壁内通过，而进入空腔的磁通量极少。这样，被铁磁材料屏蔽的空腔就基本上没有外磁场，进而达到静磁屏蔽的目的。材料的磁导率愈高，筒壁愈厚，屏蔽效果就愈显著。因常用磁导率高的铁磁材料如软铁、硅钢、坡莫合金做屏蔽层，故静磁屏蔽又叫铁磁屏蔽。

  静磁屏蔽是为了排除静磁场干扰的一种电磁屏蔽技术，这能够使用磁导率很大的铁磁材料制作而成的空壳（屏蔽罩）来实现。图2为有无磁屏蔽示意图。

  因为当把铁磁空壳放置在外磁场中时，外磁场的磁感应线将要发生畸变，即磁感应线会聚集在壳层中（这是由于磁场在壳层中诱导出的磁化电流所产生的附加磁场与外磁场相叠加的结果），而空壳内部的磁场却很弱。从而利用铁磁空壳即可屏蔽外磁场的影响。这种方法对于低频磁场也拥有非常良好的屏蔽作用。

  为了提高静磁屏蔽的效果，就应该增大磁性材料的磁导率和增大屏蔽罩的厚度，或者采用多层屏蔽罩。

  在电磁场（电磁波）中，导体表面将要吸收、损耗电磁场的能量，使得电磁场的传播从导体表面往里面是指数式衰减的（即电场和磁场的振幅是指数式衰减），此现状就是趋肤效应。利用趋肤效应即可阻止高频电磁波进入导体内部，以实现电磁屏蔽，因此可采取了适当厚度的金属来制作电磁屏蔽罩。由于趋肤电流是一种涡流，所以电磁屏蔽又称为涡流屏蔽。

  为了获得有效的电磁屏蔽效果，导体屏蔽层的厚度必须接近于电磁场的趋肤深度。电导率越高的材料，趋肤深度就越小。对于500kHz的广播频率，铜和铝的趋肤深度分别约为0.094mm和0.12mm，因此较薄的铜片或铝片就可以在一定程度上完成较好的屏蔽了；对于更高频率的电磁场，还能够正常的使用更薄的材料。

  对于高频电磁场，一般不采用铁磁材料，因为铁磁材料有较大的磁滞损耗和涡流损失，会造成谐振回路品质因数（Q值）下降，故较多的是采用高电导率材料的电磁屏蔽。图3是电磁屏蔽示意图。

  对于工频（50Hz）的电磁场，因为铜和铝的趋肤深度分别增大为9.45mm和11.67mm，故采用铜和铝的电磁屏蔽就不再合适了。如果采用Fe来制作屏蔽罩的话，由于电磁场在铁中的衰减远快于铜和铝，所以只需要较薄的铁片即可。实际上，这时已经转化成静磁屏蔽。

  可见，电磁屏蔽与静电屏蔽有一定的共同点，即都是采用高电导率的金属来制作屏蔽罩。但也有不同点，即静电屏蔽只能消除，防止静电感应的影响，而且屏蔽罩必须接地；而电磁屏蔽是利用涡流来阻止电磁场的透入，并消除电磁场的干扰，屏蔽罩可不必接地。不过，因为电磁屏蔽的屏蔽罩增加了静电耦合，所以为了尽最大可能避免这种不良影响，把屏蔽罩还是接地为好，这时实际上在电磁屏蔽的同时也起到了静电屏蔽的作用。

  总体而言，静电屏蔽、静磁屏蔽、电磁屏蔽的物理内容、物理条件、屏蔽作用均不同，所用材料也需视详细情况而定。

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