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新手必知!EMC理論基礎知識:電磁屏蔽理論
2、屏蔽體上孔縫的影響

  實際上,屏蔽體上面不可避免地存在各種縫隙、開孔以及進出電纜等各種缺陷,這些缺陷將對屏蔽體的屏蔽效能有急劇的劣化作用。

  上節中分析的理想屏蔽體在 30MHz以上的屏蔽效能已經足夠高,遠遠超過工程實際的需要。真正決定實際屏蔽體的屏蔽效能的因素是各種電氣不連續缺陷,包括:縫隙、開孔、電纜穿透等。

  屏蔽體上面的縫隙十分常見,特別是目前機柜、插箱均是采用拼裝方式,其縫隙十分多,如果處理不妥,縫隙將急劇劣化屏蔽體的屏蔽效能。

  3、孔縫屏蔽的總體設計思想

  根據小孔耦合理論,決定孔縫泄漏量的因素主要有兩個:孔縫面積和孔縫最大線度尺寸。兩者皆大,則泄漏最為嚴重;面積小而最大線度尺寸大則電磁泄漏仍然較大。如圖所示為一典型機柜示意圖,上面的孔縫主要分為四類:

 
  (1)機箱(機柜)接縫

  該類縫雖然面積不大,但其最大線度尺寸即縫長卻非常大,由于維修、開啟等限制,致使該類縫成為電子設備中屏蔽難度最大的一類孔縫,采用導電襯墊等特殊屏蔽材料可以有效地抑制電磁泄漏。該類孔縫屏蔽設計的關鍵在于:合理地選擇導電襯墊材料并進行適當的變形控制。

  (2)通風孔

  該類孔面積和最大線度尺寸較大,通風孔設計的關鍵在于通風部件的選擇與裝配結構的設計。在滿足通風性能的條件下,應盡可能選用屏效較高的屏蔽通風部件。

  (3)觀察孔與顯示孔

  該類型孔面積和最大線度尺寸較大,其設計的關鍵在于屏蔽透光材料的選擇與裝配結構的設計。

  (4)連接器與機箱接縫

  這類縫的面積與最大線度尺寸均不大,但由于在高頻時導致連接器與機箱的接觸阻抗急劇增大,從而使得屏蔽電纜的共模傳導發射變大,往往導致整個設備的輻射發射出現超標,為此應采用導電橡膠等連接器導電襯墊。

  由于輻射源分為近區的電場源、磁場源和遠區的平面波,因此屏蔽體的屏蔽性能依據輻射源的不同,在材料選擇、結構形狀和對孔縫泄漏控制等方面都有所不同。在設計中要達到所需的屏蔽性能,則需首先確定輻射源,明確頻率范圍,再根據各個頻段的典型泄漏結構,確定控制要素,進而選擇恰當的屏蔽材料,設計屏蔽殼體。

  綜上所述,孔縫抑制的設計要點歸納為:

  (1)合理選擇屏蔽材料;

  (2)合理設計安裝互連結構。

  4、孔洞泄露的評估

  機箱上不可避免地會有各種孔洞,這些孔洞最終決定了屏蔽體的屏蔽效能(假設沒有電纜穿過機箱)。一般可以認為,屏蔽機箱在低頻時的屏蔽效能主要取決于制造屏蔽體的材料,在高頻時的屏蔽效能主要取決于機箱上的孔洞和縫隙。當電磁波入射到一個孔洞時,孔洞的作用是相當于一個偶極天線。當縫隙的長度達到1/2時,其輻射效率最高(與縫隙的寬度無關)。也就是說,它可以入射到縫隙的全部能量輻射出去。

需要注意的問題是,對于磁場輻射源,孔洞在近場區的屏蔽效能與電磁波的頻率沒有關系,也就是說,很小的孔洞也可能導致較大的泄漏。這時影響屏蔽效能的一個更重要參數是孔洞到輻射源的距離??锥淳嚯x輻射源越近,泄漏越大。這個特點往往導致屏蔽體發生意外的泄漏。因為在屏蔽體上開孔的一個目的是通風散熱,這意味著會很自然地將孔洞設計在靠近發熱源附近,而發熱源往往是大電流的載體,在其周圍有較強的磁場。結果,無意識地將孔洞開在強磁場輻射源的附近。因此,在設計中,要注意孔洞和縫隙要遠離電流載體,例如線路板、電纜、變壓器等。

  當N個尺寸相同的孔洞排列在一起,并且相距較近(距離小于λ/2)時,孔洞陣列的屏蔽效能會下降,下降數值為10lgN。

  因為孔洞的輻射有方向性,因此在不同面上的孔洞不會明顯增加泄漏,利用這個特點可以在設計時將孔洞放在屏蔽機箱的不同面,避免某一個面的輻射過強。




  



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