[信息与通信]第3章 屏蔽.ppt

* ? 屏蔽技术是利用屏蔽体阻挡或减小电磁能量传输的一种技术 。 目的：一是限制内部的辐射电磁能越出某一区域。 二是防止外来的辐射进入某一区域 。 按机理分为：电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁场屏蔽。 按屏蔽体结构分为：完整屏蔽体屏蔽 、非完整屏 蔽体屏蔽和编织带屏蔽 。 第3章 屏蔽 3.1 屏蔽原理 3.1.1 自屏蔽 自屏蔽是指不增加外部屏蔽体，仅依靠合理的电路设计及结构布置，使在基本不增加成本的基础上达到屏蔽效果的方法。 自屏蔽的关键是场的自包容，即通过合理布置信号，使电压产生的电场和电流产生的磁场包容在结构内部。 同轴电缆 双绞线 不同电流布置 是否自包容？ 可以通过控制电流分布和电荷分布降低其产生的磁场和电场，以达到自屏蔽的目的。 磁场：返回电流包围流出电流，值与流出电流相等； 电场：正端和负端的电荷相包围，分布能相互抵消。 消除或抑制静电场或交变电场与被干扰电路的电耦合。 1．静电场屏蔽 要实现静电场屏蔽，需要满足两个条件： 3.1.2 电场屏蔽 (1)若导体内部有空腔，空腔导体隔绝外部静电场。 (2)若带电体位于空腔导体内部，把空腔导体接地，则不会在导体外部产生电场 ①有完整的屏蔽导体； ②屏蔽体良好接地。 2．交变电场屏蔽 若屏蔽不接地？ 在交变电场情况下，导体间的电场感应是通过耦合电容起作用。 抑制措施：屏蔽+接地！ 电场耦合反而增大! 屏蔽电缆 电缆在接头处有一段暴露在屏蔽层之外 为保证屏蔽电缆的电场屏蔽效果，芯线裸露在屏蔽层之外的部分应尽量短，在电缆末端的衔接处，屏蔽层应与接头保持360°接触。 实际电路中存在源阻抗Z2S和负载阻抗Z2L 为获得好的电场屏蔽效果，应采取如下措施： ①使屏蔽体尽量包围被保护电路，完全封闭的屏蔽效果最好，开孔或有缝隙会使屏蔽效果受到一定影响； ②使屏蔽体良好接地，并且靠近被保护电路（增大C2S）； ③屏蔽体采用良导体，对厚度没有要求，能满足机械强度要求即可。 消除或抑制恒定磁场或交变磁场与被干扰回路的磁耦合 1．利用高导磁材料进行磁场屏蔽 利用高导磁材料的低磁阻特性，对骚扰磁场进行分路，可使被屏蔽体包围的区域内的磁场大大减弱（H1H0）。 3.1.3 磁场屏蔽 为提高导磁材料的磁场屏蔽效果，应当： ①使用高磁导率的材料（如坡莫合金）、增加屏蔽体的厚度，以减小屏蔽体的磁阻； ②注意屏蔽体的结构设计，避免因开孔、缝隙等而引起屏蔽体磁阻的增加，应使缝隙或条状通风孔顺着磁场方向布置，以减小屏蔽体沿磁场方向的磁阻，从而提高屏蔽效果； ③对强磁场的屏蔽，可采用双层屏蔽结构。 在使用高磁导率的材料时，应当注意： ①随着频率的增加，磁导率会下降； ②铁磁材料通常具有饱和性； ③因敲打、弯折等原因造成的机械应力会使材料的磁导率都会明显下降。 2．利用导电材料产生反向抵消磁场实现磁场屏蔽 以导体作屏蔽体，在外部高频磁场作用下屏蔽体表面产生感应涡流，而涡流产生的反向磁场抵消穿越该屏蔽体的外部磁场，从而实现磁场屏蔽。 高频时，由于集肤效应，只要很薄的一层金属即可实现磁场屏蔽。 为提高导电材料的磁场屏蔽效果，应当： ①使用良导体； ②注意屏蔽体的结构设计，避免因开孔、缝隙等而影响涡流的流通回路，应减小孔缝的最大尺寸，从而提高屏蔽效果； ③使屏蔽体有一定的厚度，一般要大于10倍的透入深度。 将屏蔽电缆的屏蔽层两端接地，进行磁场屏蔽 屏蔽层中的电流 当信号频率较高（ωωC）时 芯线产生的磁场被屏蔽 当信号频率较低（ω5ωC）时 只能采取自屏蔽的方法（单端接地） 利用屏蔽体阻止电磁波在空间传播。 1．反射衰减 由于空气与屏蔽体的特性阻抗不相等，电磁波产生反射，致使入射波穿过分界面的电磁能量减弱。 3.1.4 电磁场屏蔽 电磁波在穿越屏蔽体时，会产生反射和吸收，导致电磁能量衰减。 2．吸收衰减 部分电磁波进入屏蔽体后，感应涡流，削弱了该场，并产生涡流损耗，导致电磁能量衰减。 为获得好的电磁场屏蔽效果，应： ①使用良导体； ②使屏蔽体有一定的厚度，以抑制磁场，一般厚度要大于10倍的透入深度； ③避免因开孔、缝隙等引起的屏蔽效果下降，孔缝的最大尺寸一般应小于最高频率电磁波波长的1/20。 3.2 屏蔽效能 为了衡量屏蔽体的屏蔽效果 屏蔽效能是指未加屏蔽时某一点的场强（E0，H0）与加屏蔽后同一点的场强（Es，Hs）之比，并以分贝（dB）表示 对电场 对磁场 屏蔽效能SE越大，表示屏蔽效果越好。 R为反射损耗，A为吸收报耗，B为多次反射损耗 完整屏蔽体是指一个完全封闭的屏蔽结构，电磁场只有穿过屏