第5章屏蔽技术54.1金属平板屏蔽效能的计算.ppt

5.5 屏蔽材料 5.5.1 导磁材料  　　根据磁屏蔽理论, 磁屏蔽是利用由高导磁材料制成的磁屏蔽体, 提供低磁阻的磁通路使得大部分磁通在磁屏蔽体上的分流, 来达到屏蔽的目的。 因而磁导率成为选择磁屏蔽材料的主要依据。  　　表2-1和表2-2给出的常用材料的电特性能参数中, μr值是直流情况下的相对磁导率, 事实上磁屏蔽所采用的铁磁性材料, 其相对磁导率μr不是常数, 而是外加磁场强度及场的变化频率的函数。  　　通常磁性材料分为弱磁性材料和强磁性材料两种。 　　弱磁性材料: 顺磁性物质(如铝等金属); 　　抗磁性物质(如铜等金属)。  　　强磁性材料: 铁磁性物质(如铁、 镍等金属)。  　　弱磁性材料的特点是: 相对磁导率μr＝1, B与H是线性关系, μr在任意频率的环境中, 始终保持常数。 　　铁磁性材料的特点是: B与H为非线性关系, 频率增高, 磁导率μr降低。 因而在进行磁屏蔽设计时, 应根据实际情况选定μr, 否则就会产生过大的误差, 使屏蔽的定量设计失去了应有的作用。  　　铁磁性材料的磁化曲线及μr随频率的变化关系曲线分别如图5-17及图5-18所示。  图 5-17 铁磁材料的μr－H曲线 图 5-18 铁磁材料的μr－f曲线 　　2. 反射损耗R的计算 　　反射损耗是由屏蔽体表面处阻抗不连续性引起的, 计算为 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(5-19) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(5-20)  式中, Zw为干扰场的特征阻抗, 即自由空间波阻抗; 　　为屏蔽材料的特征阻抗。  　　通常　　　　　， 则有 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(5-21)  　　自由空间波阻抗在不同类型的场源和场区中, 其数值是不一样的。  　 ① 在远场（　　　　）平面波的情况下 Zw=120π=377(Ω)　　　　　(5-22(a)) 　　② 在低阻抗磁场源的近场（　　　　） 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(5-22(b))  　　③ 在高阻抗电场源的近场（　　　） 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(5-22(c))  式中, r为场源至屏蔽体的距离(m), 把(5-22)式代入(5-21)式, 可得出三种情况下的反射损耗, 见表5-3。  表5-3 反射损耗 　　从表5-3可以看出, 屏蔽体的反射损耗不仅与材料自身的特性(电导率、 磁导率)有关, 而且与金属板所处的位置有关, 因而在计算反射损耗时, 应先根据电磁波的频率及场源与屏蔽体间的距离确定所处的区域。 如果是近区, 还需知道场源的特性, 若无法知道场源的特性及干扰的区域(无法判断是否为远、 近场)时, 为安全起见, 一般只选用RH的计算公式, 因为RH、 RE、 Rp存在以下关系:  RERPRH 　　3. 多次反射损耗B的计算 　　　　　　　　　　　　 式中, Zw为干扰场的特征阻抗; 　　为屏蔽材料的特征阻抗。  (5-23) 　　多次反射损耗是电磁波在屏蔽体内反复碰到壁面所产生的损耗。 当屏蔽体较厚或频率较高时, 导体吸收损耗较大, 这样当电磁波在导体内经一次传播后到达屏蔽体的第二分界面时已很小, 再次反射回金属的电磁波能量将更小。 多次反射的影响很小, 所以在吸收损 耗大于15 dB时, 多次反射损耗B可以忽略, 但在屏蔽体很薄或频率很低时, 吸收损耗很小, 此时必须考虑多次反射损耗。  5.4.2 非实芯型的屏蔽体屏蔽效能的计算 　　金属屏蔽体孔阵所形成的电磁泄漏, 仍可采用等效传输线法来分析, 其屏蔽效能表达式为 　　　　　　　　　　　　　　  式中, Aa为孔的传输衰减; Ra为孔的单次反射损耗; Ba为多次反射损耗; K1为与孔个数有关的修正项; K2为由趋肤深度不同而引入的低频修正项; K3为由相邻孔间相互耦合而引入的修正项。  (5-24) 　　式中各参数的单位均为分贝(dB)。 (5-24)式前三项分别对应于实芯型屏蔽体的屏蔽效能计算式中的吸收损耗、 反射损耗和多次反射损耗。 后三项是针对非实芯型屏蔽引入的修正项目。 各项的计算公式如下。 　　(1) Aa项: 当入射波频率低于孔的截止频率fc(按矩形或圆形波导孔截止频率计算)时, 可按下述两式计算:  　　矩形孔  　　 　　圆形孔 式中, Aa为孔的传输衰减(dB); l为孔深(cm); W 为与电场垂直的矩形孔宽度(cm); D为圆形孔的直径(cm)。  (5-