电磁屏蔽功能稳定性分析

　电磁衰减为原始强度的1/e或37%时，所传播的距离称为趋肤深度。趋肤深度的计算公式为：

　　趋肤深度的计算及概念是优选屏蔽材料的参考依据。常用金属的趋肤深度如表1所列（单位：in）。
表1 常用金属的趋肤深度

　　吸收损耗的计算公式:

　　式中d的单位为in；A的单位为dB。
从吸收损耗的公式可以得出以下结论：
屏蔽材料的厚度越大，吸收损耗越大。屏蔽材料的厚度每增加1个趋肤深度，吸收损耗增加约9dB。
屏蔽材料的磁导率越高，吸收损耗越大。
屏蔽材料的电导率越高，吸收损耗越大。
被屏蔽电磁波的频率越高，吸收损耗越大。
反射损耗与电磁波的波阻抗和屏蔽材料的特征阻抗有关。电场波的反射损耗大，磁场波的反射损耗小。屏蔽材料的导电性越高反射损耗越大。
综合屏蔽效能:低频时，由于趋肤深度很大，吸收损耗很小，屏蔽效能主要取决于反射损耗；而反射损耗与电磁波的阻抗关系很大，因此，低频时不同的电磁波的屏蔽效能相差很大。高频时，一方面反射损耗下降，另一方面由于趋肤深度减小，吸收损耗增加，屏蔽效能主要由吸收损耗决定；而吸收损耗与电磁波的种类无关。
当金属较薄时，电磁波在金属内的损耗很小，因此会在金属的2个表面上多次反射；而每次到达界面时，都会泄漏一部分能量。因此，会造成屏蔽体的额外泄漏。当屏蔽体较厚时，能量在金属内的损耗很大，多次反射造成的泄漏可以忽略。对于电场波，由于大部分能量在金属与空气的第1个界面反射，进入金属的能量很小，因此可以忽略多次反射造成的泄漏。对于磁场波，多次反射造成的泄漏及其影响是必须考虑的。
低频磁场由于其频率较低，因此吸收损耗很小。又由于磁场的波阻抗很低，因此反射损耗也很小；而屏蔽材料的屏蔽效能由吸收损耗和反射损耗两部分构成，当这两部分都很小时，总的屏蔽效能也很低。为了提高屏蔽材料的屏蔽效能，必须想办法提高吸收损耗和反射损耗。提高吸收损耗，可以使用导磁率高的材料；但是，导磁率高的材料通常导电性不是很好，这导致了反射损耗减小。为了增加反射损耗，可以在高导磁率材料的表面增加1层高导电率材料，如在钢壳表面镀1层镍，对于频率极低的磁场，即使使用较厚的高导磁率的材料仍达不到所需要的屏蔽要求。这时可以采用导磁率很高的材料，为磁场提供1条通路。使磁场绕过敏感器件。须要注意的是，高导磁材料容易发生饱和，其导磁率随着频率升高而降低；高导磁材料的导磁率对机械冲击很敏感，当材料受到加工冲击后，导磁率会大幅度降低，这在加工时要特别注意。通过适当的热处理可以恢复材料的导磁率，但这种材料的价格很贵。
从磁屏蔽材料手册上给出的导磁率数据大多数是直流情况下的。在1kHz时，钢的磁屏蔽效能高于铜和铝，低于μ金属；在10kHz时，钢反而优于μ金属；而在100kHz时，钢、铜、铝等均优于μ金属。这是由于频率高时，磁导率下降的缘故。
总之用于作为屏蔽体的材料选用是保证屏蔽效能稳定性的关键。
2 屏蔽体接口良好的搭接工艺
电子设备屏蔽体金属部件之间的低阻抗连接又称为搭接。例如，电缆屏蔽层与机箱之间搭接、屏蔽体上不同部分之间的搭接、滤波器与机箱之间的搭接、不同机箱之间地线搭接等。
搭接通常是指在2种不同或相同金属之间的低阻抗连接。这里值得注意的是，不同金属搭接在一起时电位应尽量接近，以避免在恶劣环境中由于电位差造成金属发生电化学腐蚀的现象。接触面的腐蚀会导致接触阻抗变大而使屏蔽效能下降，因此要采取相应、有效的措施。在接口法兰处镀1层相近电位且导电良好的涂层，如钢制法兰和铝制盖板分别镀1层镍，再进行搭接可以取得很好的效果，同时，能获得锡焊的性能。对于长期固定的接口还可以用锡焊连接。
屏蔽体金属部件之间的低阻抗连接的类型有多种，所采取的相应措施各不相同。处理不好潜在的因素，会直接影响屏蔽效能的稳定性，所以，屏蔽体接口处搭接技术及其工艺控制是非常重要的。

3 电磁密封衬垫的正确选用及安装方法
正确地选用和安装屏蔽性能好、抗盐雾、耐电化学腐蚀的电磁密封衬垫是保证屏蔽体屏蔽效能稳定性的重要手段。常用的方法是在搭口缝隙处用电磁密封衬垫，利用其导电性和弹性好的特性实现缝隙电磁密封。
常用的电磁密封衬垫及其性能有以下几种：
（1） 铍铜指形簧片--高频、低频时的屏蔽效能都较高，并且适用于滑动接触的场合。缺点是价格较高。
（2） 金属丝网套橡胶芯衬垫--低频时的屏蔽效能高，高频时的屏蔽效能较低。一般用在1GHz以下的场合。
（3） 螺旋管衬垫--高频、低频时的屏蔽效能都较高，特别是镀锡铍铜制成的螺旋管衬垫，具有很高的屏蔽效能。缺点是受到过量压缩时容易损坏。
（4）
导电橡胶--用不同导电填充物和橡胶制成，与金属丝网相反，低频时的屏蔽效能较低，而高频时的屏蔽效能较高，并且能够同时提供电磁密封和环境密封。缺点是较硬、弹性较差。新开发的双层导电橡胶克服了这些缺点。
（5） 蜂窝屏蔽通风板--抑制电磁波的泄漏。
另外还有导电布衬垫，这种衬垫非常柔软。适合不能提供较大压力的场合使用。
电磁屏蔽密封衬垫的使用要点和方法是：必须具有足够的形变才能提供足够的屏蔽效能，因此，必须保证衬垫上有足够的压力。压力太小，屏蔽效能低；压力过大，会造成衬垫损坏。加固螺钉的间距要适当，压力要均匀适度。因此在使用时要对压缩量进行限位，其工艺手段有多种。安装衬垫的不同方法如图2所示。