磁屏蔽的原理是什么？磁磁场的实质是减小两个设备

在电子设备和电子产品中，电磁干扰（ ）能量通过传导耦合和辐射耦合传输。为了满足电磁兼容的要求，导电耦合需要通过滤波技术来抑制，即采用EMI滤波元件来抑制它；辐射耦合需要通过屏蔽技术来抑制。在当前由于电磁频谱越来越密集、单位体积电磁功率密度急剧增加、高低电平混合使用等因素导致设备和系统的电磁环境恶化的情况下，其重要性更加突出。装置或设备。

屏蔽是一种通过屏蔽金属制成的壳、箱、板等物体，将电磁波限制在一定区域内的方法。由于辐射源分为近区电场源、远区磁场源和平面波，因此屏蔽体在材料选择、结构形状和漏电控制等方面的屏蔽性能不同。孔和接缝取决于辐射源。为了在设计中达到要求的屏蔽性能，首先要确定辐射源，明确频率范围，然后根据每个频段的典型泄漏结构确定控制元件，然后选择合适的屏蔽材料和设计屏蔽壳。

屏蔽原理

电屏蔽的本质是减少两个设备（或两个电路、元件、元件）之间的电场感应效应。电气屏蔽的原理是在保证良好接地的情况下，将干扰源产生的干扰终止在由良导体制成的屏蔽体中。因此，良好的接地和选择良好的导体作为屏蔽是电气屏蔽工作的两个关键因素。

磁屏蔽的原理是屏蔽体对干扰磁场提供低磁阻的磁路，从而分流干扰磁场。因此，选用钢、铁、坡莫合金等导磁率高的材料，设计箱、壳等封闭壳体。身体成为磁屏蔽的两个关键要素。

电磁屏蔽的原理是金属屏蔽体通过反射和吸收电磁波来屏蔽辐射干扰源的远场，即同时屏蔽场源产生的电场和磁场分量。随着频率的增加，波长变得与屏蔽罩上的孔径大小相当，因此屏蔽罩的孔径泄漏成为电磁屏蔽最关键的控制因素。

屏蔽效能

屏蔽体抑制辐射干扰的能力是通过屏蔽效能SE(发射到空间同一点 (P) 的辐射干扰源的场强 2 (2）)，以 dB（分贝）表示。

当电磁场被金属材料隔离时，电磁场的强度会显着降低。这种现象是金属材料的屏蔽作用。我们可以用相同位置没有屏蔽时的电磁场强度与添加屏蔽后的电磁场强度的比值来表征金属材料的屏蔽效果，并定义屏蔽效能（ss，SE为短的）：

, 电场的屏蔽效能

, 磁场的屏蔽效能

式中：E1、H1分别为无屏蔽时的电场强度和磁场强度，

E2、H2是有屏蔽时的电场强度和磁场强度。

被屏蔽的类别

在工程中，实际的辐射干扰源大致分为两类：类似于对称偶极天线的非封闭载流线辐射源和类似于变压器绕组的封闭载流线辐射源。由于电偶极子和磁偶极子是上述两类源中最基本的形式，实际辐射源在空间某一点产生的场可以由几个基本源的场叠加形成（图< @2) 因此，通过分析电偶极子和磁偶极子产生的场，可以得到实际辐射源的远近场和波阻抗以及远近场的场特性，从而提供一个很好的理论用于屏蔽分类。

远近场的划分是根据两个基本源的场以1/r（场点到源点的距离）的变化来确定的。是不同的。

近场和远场

干扰通过空间的传输本质上是电磁能量从干扰源以场的形式传播到周围空间。场可分为近场和远场。近场也称为感应场，远场也称为辐射场。判断近场和远场的标准也是由距场源的距离r决定的。

我们经常用波阻抗来描述电场和磁场的关系，波阻抗定义为

Zo=E/H

在远场区，电场和磁场垂直于传播方向，都称为平面波。电场和磁场的比值是一个固定值，Zo=120π=377欧姆。下图显示了波阻抗与距离的关系。

能量密度包括电场分量的能量密度和磁场分量的能量密度。通过比较同一场源产生的电场和磁场分量的能量密度，可以确定场源的哪些分量是不同区域的主要分量，从而确定比能量密度。的阻塞分类。能量密度的表达式由下式给出：

孔对盾牌的影响

事实上，屏蔽体上不可避免地存在各种缝隙、开口、进出线等各种缺陷，这些缺陷会对屏蔽体的屏蔽效率产生急剧的劣化作用。

上一节分析的理想屏蔽体的屏蔽效能在30MHz以上就足够高了，远远超过了项目的实际需要。真正决定实际屏蔽的屏蔽效果的是各种电气不连续性，包括：间隙、开口、电缆穿透等。

屏蔽体上的缝隙很常见，尤其是目前柜子和分箱都是组装好的，缝隙很多。如果缝隙处理不当，缝隙会大大降低屏蔽体的屏蔽效果。

根据孔耦合理论，决定孔和缝泄漏的主要因素有两个：孔和缝的面积和孔和缝的最大线性尺寸。如果两者都很大带通滤波器截止频率 db，则泄漏最严重；如果面积小，最大线性尺寸大，电磁泄漏仍然很大。

有四种主要类型的孔：

● 底盘（柜）缝

这种接缝虽然尺寸小，但它的最大线性尺寸，即接缝的长度，却很大。由于维护和开口的限制，这种接缝已成为电子设备中最难屏蔽的接缝类型。使用导电垫圈。特殊屏蔽材料可有效抑制电磁泄漏。

这种孔槽屏蔽设计的关键是合理选择导电垫片材料并进行适当的变形控制。

● 通风孔

这种类型的孔具有较大的面积和最大的线性尺寸。通风孔设计的关键在于通风部件的选择和装配结构的设计。在满足通风性能的条件下，应尽可能选用屏蔽效率较高的屏蔽通风元件。

● 观察孔和显示孔

这类孔面积和最大线性尺寸较大，其设计的关键在于屏蔽透光材料的选择和组装结构的设计。

● 连接器和机箱接缝

这种接缝的面积和最大线性尺寸并不大，但由于高频时连接器与机箱之间的接触阻抗急剧增加，屏蔽电缆的共模传导发射变大，这往往导致整个设备的辐射。发射超标，为此应使用导电橡胶等连接器的导电垫片。

综上所述，孔和缝抑制的设计要点可归纳如下：

● 合理选用屏蔽材料；

● 合理设计和安装互连结构。

选择屏蔽材料

屏蔽的有效性是通过屏蔽有效性来衡量的。屏蔽效能是空间中某一位置未屏蔽的场强E1与有屏蔽位置的场强E2的比值，表示屏蔽体对电磁波的衰减。用于电磁兼容的屏蔽体通常可以将电磁波的强度衰减到原来的百分之一到百万分之一，所以屏蔽效果通常用分贝来表示。此时屏蔽效能的定义公式为：

SE = 20 lg (E1/ E2) (dB)

使用这个定义只能测试屏蔽材料的屏蔽效能，而不能确定应该用什么材料作为屏蔽体。要确定使用什么材料来制作屏蔽，您需要知道材料的哪些特性与材料的屏蔽效果有关。工程中用于表征材料屏蔽效能的公式为：

SE = A + R (dB)

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：

A=3.34t（fμrσr） (dB)

t = 材料的厚度，μr = 材料的磁导率，σr = 材料的电导率，这些对于特定材料是已知的。f = 屏蔽电磁波的频率。

式中的R称为屏蔽材料的反射损耗，当电磁波入射到不同介质的界面时发生。计算公式为：

R=20lg (ZW/ZS) (dB)

式中，Zw=电磁波的波阻抗，Zs=屏蔽材料的特性阻抗。

电磁波的波阻抗定义为电场分量与磁场分量之比：Zw = E/H。当与辐射源距离较近时（λ/2π，称为远场区），波阻抗只与电场波传播介质有关，其值等于介质的特性阻抗，空气为377Ω。

屏蔽材料的阻抗计算方法为：

｜ZS｜=3.68×10-7(fμr/σr) (Ω)

f=入射电磁波频率（Hz），μr=相对磁导率，σr=相对电导率

由以上公式可以计算出各种屏蔽材料的屏蔽效能。为了便于设计，下面给出一些定性的结论。

● 在近场区设计屏蔽时，应分别考虑电场波和磁场波；

● 屏蔽电场波时使用导电性好的材料，屏蔽磁场波时使用导磁率好的材料；

● 相同的屏蔽材料对不同的电磁波的屏蔽效能不同，电场波的屏蔽效能最高，磁场波的屏蔽效能最低带通滤波器截止频率 db，即电场波的屏蔽效能最高。最容易屏蔽，磁场波最难屏蔽；

● 一般来说，材料的导电性和导磁率越好，屏蔽效能越高；

● 屏蔽电场波时，屏蔽体应尽量靠近辐射源，屏蔽磁场源时，屏蔽体应尽量远离磁场源；

有一种情况需要特别注意，就是1kHz以下的磁场波。这种磁场波通常由大电流辐射源产生，例如承载大电流的电力线、大功率变压器等。对于这样的低频磁场，只能使用导磁率高的材料进行屏蔽，常用的材料是含镍80%左右的坡莫合金。

孔和缝隙的电磁泄漏及对策

一般来说，除了低频磁场，大部分金属材料都能提供100dB以上的屏蔽效能。但在实际应用中，常见的情况是金属制成的屏蔽体并没有那么高的屏蔽效果，甚至几乎没有屏蔽效果。这是因为许多设计人员不了解电磁屏蔽的关键。

首先，重要的是要了解电磁屏蔽与屏蔽是否接地无关。这与静电场的屏蔽不同。在静电中，只要将屏蔽层接地，就可以有效屏蔽静电场。但电磁屏蔽与屏蔽是否接地无关，必须明确。

电磁屏蔽有两个关键点。一是保证屏蔽体导电的连续性，即整个屏蔽体必须是完整连续的导体。另一点是不能有导体穿过机箱。对于一个实际的机箱来说，这两者都很难实现。

首先，一个实际的机箱会有很多孔和缝隙：通风孔、显示端口、安装各种拉杆的开口、不同部件结合的缝隙等。屏蔽设计的主要内容是如何在不影响屏幕的情况下正确处理这些孔。底盘的其他性能（美观、可维护性、可靠性）。

其次，始终会有电缆进出机箱，至少一根电源线。这些电缆会极大地损坏屏蔽层，使屏蔽层的屏蔽效果降低数十分贝。正确处理这些电缆是屏蔽设计的重要组成部分（穿过屏蔽的导体有时比孔更危险）。

当电磁波入射到孔上时，它充当偶极天线（图1），当孔的长度达到 λ/2 时，它的辐射效率最高（与孔的宽度），即它可以辐射出激发孔的全部能量。

对于厚度为 0 的材料中的孔，在远场区域，最坏情况（极化方向引起最大泄漏）的屏蔽效能（实际上，屏蔽效能可能更大）计算为：

SE=100 -20lgL – 20lg f + 20lg [1 + 2.3lg(L/H)] (dB)

如果 L ≥λ/2，SE = 0 (dB)

公式中的量：L = 槽的长度（mm），H = 槽的宽度（mm），f = 入射电磁波的频率（MHz）。

在近场区，空穴的泄漏也与辐射源的特性有关。辐射源为电场源时，孔的泄漏量小于远场（屏蔽效率高），辐射源为磁场源时，孔的泄漏量大于远场的泄漏量。远场（低屏蔽效率）。在近场区，孔的电磁屏蔽公式为：

如果 ZC > (7.9/D·f)：

SE = 48 +20lg ZC – 20lgL f+ 20lg [1 + 2.3lg (L/H) ]

如果 Zc

文章来源:http://www.toutiao.com/a6926740610686714376/

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