电磁干扰的来源及屏蔽方法介绍

其中 f：频率（MHz） μ：铜的导磁率 σ：铜的导电率 t：屏蔽罩厚度

　　反射损耗（近场）的大小取决于电磁波产生源的性质以及与波源的距离。对于杆状或直线形发射天线而言，离波源越近波阻越高，然后随着与波源距离的增加而下降，但平面波阻则无变化（恒为377）。

　　相反，如果波源是一个小型线圈，则此时将以磁场为主，离波源越近波阻越低。波阻随着与波源距离的增加而增加，但当距离超过波长的六分之一时，波阻不再变化，恒定在377处。

　　反射损耗随波阻与屏蔽阻抗的比率变化，因此它不仅取决于波的类型，而且取决于屏蔽罩与波源之间的距离。这种情况适用于小型带屏蔽的设备。

　　近场反射损耗可按下式计算：

　　R（电）dB=321.8-（20×lg r）-（30×lg f）-［10×lg（μ/σ）］

　　R（磁）dB=14.6+（20×lg r）+（10×lg f）+［10×lg（μ/σ）］

　　其中 r：波源与屏蔽之间的距离。

　　SE算式最后一项是校正因子B，其计算公式为：

　　B=20lg［-exp（-2t/σ）］

　　此式仅适用于近磁场环境并且吸收损耗小于10dB的情况。由于屏蔽物吸收效率不高，其内部的再反射会使穿过屏蔽层另一面的能量增加，所以校正因子是个负数，表示屏蔽效率的下降情况。

只有如金属和铁之类导磁率高的材料才能在极低频率下达到较高屏蔽效率。这些材料的导磁率会随着频率增加而降低，另外如果初始磁场较强也会使导磁率降 低，还有就是采用机械方法将屏蔽罩作成规定形状同样会降低导磁率。综上所述，选择用于屏蔽的高导磁性材料非常复杂，通常要向EMI屏蔽材料供应商以及有关 咨询机构寻求解决方案。

　　在高频电场下，采用薄层金属作为外壳或内衬材料可达到良好的屏蔽效果，但条件是屏蔽必须连续，并将敏感部分完全遮盖住，没有缺口或缝隙（形成一个法拉 第笼）。然而在实际中要制造一个无接缝及缺口的屏蔽罩是不可能的，由于屏蔽罩要分成多个部分进行制作，因此就会有缝隙需要接合，另外通常还得在屏蔽罩上打 孔以便安装与插卡或装配组件的连线。

　　设计屏蔽罩的困难在于制造过程中不可避免会产生孔隙，而且设备运行过程中还会需要用到这些孔隙。制造、面板连线、通风口、外部监测窗口以及面板安装组 件等都需要在屏蔽罩上打孔，从而大大降低了屏蔽性能。尽管沟槽和缝隙不可避免，但在屏蔽设计中对与电路工作频率波长有关的沟槽长度作仔细考虑是很有好处 的。

　　任一频率电磁波的波长为：波长（λ）=光速（C）/频率（Hz）

　　当缝隙长度为波长（截止频率）的一半时，RF波开始以 20dB/10倍频（1/10截止频率）或6dB/8倍频（1/2截止频率）的速率衰减。通常RF发射频率越高衰减越严重，因为它的波长越短。当涉及到最 高频率时，必须要考虑可能会出现的任何谐波，不过实际上只需考虑一次及二次谐波即可。

　　一旦知道了屏蔽罩内RF辐射的频率及强度，就可计算出屏蔽罩的最大允许缝隙和沟槽。例如如果需要对1GHz（波长为300mm）的辐射衰减26dB， 则150mm的缝隙将会开始产生衰减，因此当存在小于 150mm的缝隙时，1GHz辐射就会被衰减。所以对1GHz频率来讲，若需要衰减20dB，则缝隙应小于15 mm（150mm的1/10），需要衰减26dB时，缝隙应小于7.5 mm（15mm的1/2以上），需要衰减32dB时，缝隙应小于3.75 mm（7.5mm的1/2以上）。

　　可采用合适的导电衬垫使缝隙大小限定在规定尺寸内，从而实现这种衰减效果。

　　屏蔽设计难点

　　由于接缝会导致屏蔽罩导通率下降，因此屏蔽效率也会降低。要注意低于截止频率的辐射其衰减只取决于缝隙的长度直径比，例如长度直径比为3时可获得 100dB的衰减。在需要穿孔时，可利用厚屏蔽罩上面小孔的波导特性；另一种实现较高长度直径比的方法是附加一个小型金属屏蔽物，如一个大小合适的衬垫。 上述原理及其在多缝情况下的推广构成多孔屏蔽罩设计基础。

　　多孔薄型屏蔽层：多孔的例子很多，比如薄金属片上的通风孔等等，当各孔间距较近时设计上必须要仔细考虑。下面是此类情况下屏蔽效率计算公式：

　　SE=［20lg （fc/o/σ）］-10lg n

　　其中 fc/o：截止频率 n：孔洞数目

　　注意此公式仅适用于孔间距小于孔直径的情况，也可用于计算金属编织网的相关屏蔽效率。

　　接缝和接点：电焊、铜焊或锡焊是薄片之间进行永久性固定的常用方式，接合部位金属表面必须清理干净，以使接合处能完全用导电的金属填满。不建议用螺钉或铆钉进行固定，因为紧固件之间接合处的低阻接触状态不容易长久保持。

导电衬垫的作用