内置PCB板的屏蔽机箱的频效计算讲义.docx

编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第页共NUMPAGES53页第PAGE\*MERGEFORMAT53页共NUMPAGES\*MERGEFORMAT53页HYPERLINK""第一章序言随着电子技术的迅速发展，现代电子设备已广泛应用于人类生活的各个领域。电子设备的广泛应用和发展，必然导致它们在其周围空间产生的电磁场电平的不断增加。也就是说，电子设备不可避免地在电磁环境中工作。因此，解决电子设备在电磁环境中地适应能力越来越受到重视。电磁兼容的中心课题是研究如何控制和消除电磁干扰，使电子设备或系统与其他设备联系在一起时，不引起设备或系统的任何部分的工作性能的恶化或降低。电磁兼容的关键技术在于有效地控制电磁干扰。电磁干扰地抑制技术是电磁兼容领域地重要课题，抑制电磁干扰的方法很多，电磁屏蔽是其中一种很重要的技术。电磁波进入屏蔽电子系统的途径主要有两条，一是通过系统的天线耦合进入系统，即所谓的“前门”耦合；二是通过系统上的孔洞和缝隙等进入系统，即所谓的“后门”耦合。由于通过前门耦合的能量有可能被系统的保护器件阻隔而不会对系统产生干扰或破坏，而系统的孔缝不可避免，所以，通过后门耦合进入系统，并对系统内的器件进行干扰或破坏是高功率微波能量进入目标系统的重要途径之一。对于许多电子产品而言，没有屏蔽外壳就无法达到电磁兼容要求。然而，为适应通风、散热等要求，往往需要在屏蔽体上开孔，完整性受到破坏。这样外部电磁场通过孔缝进入屏蔽体内部，可能耦合到电路板的导线上，产生感应电流和感应电压。通过对孔缝电磁耦合的数值仿真，计算屏蔽体内场的分布，有利于指导电路和器件的合理布局，使敏感器件避开场的峰值区域，提高电子设备的抗干扰能力。应此，研究孔缝耦合的屏蔽效能十分重要。AnsoftHFSS软件是应用有限元方法的原理来编制的，可对孔缝电磁耦合的数值仿真，计算屏蔽体内场的分布，得出屏蔽体的屏蔽效能第二章屏蔽效能的定义屏蔽的基本概念采用屏蔽措施，将那些对于电磁脉冲比较敏感的电子、电气设备及系统在空间上与电磁脉冲辐射环境相隔离，减小电磁脉冲场对设备及系统的耦合影响，是实施电磁脉冲防护的重要手段之一。所谓屏蔽就是用导电或导磁材料，或用既导电又导磁的材料，制成屏蔽体，将电磁能量限制在一定的空间范围内，使电磁能量从屏蔽体的一面传输到另一面时受到很大的削弱。1．屏蔽效果的表示方法屏蔽体的屏蔽效果一般可以用一下两种方法表示。传输系数T传输系数T系指加屏蔽后某一测点的场强和与同一测点未加屏蔽时的场强和之比，即对电场对磁场T值愈小，表示屏蔽效果愈好。屏蔽效能SE屏蔽效能SE系指未加屏蔽后某一测点的场强和与同一测点加屏蔽时的场强和之比，当以dB为单位时，对电场对磁场屏蔽效能有时也称屏蔽损耗，其值愈大，表示屏蔽效果愈好。2．屏蔽原理在讨论屏蔽原理时，可将屏蔽分为电场屏蔽、磁场屏蔽、电磁屏蔽几种类型。（1）电场屏蔽以电导率较高的材料作屏蔽体并良好接地，将电场终止在屏蔽体表面并通过接地泄放表面上的感应电荷，可防止电场耦合。完整的屏蔽体和良好的接地是实现电场屏蔽必须具备的两个条件。磁场屏蔽磁场屏蔽的屏蔽机理与磁场频率有关。对于低频（包括直流）磁场的屏蔽，屏蔽体须采用高磁导率材料，从而使磁力线主要集中在由屏蔽体构成的低磁阻磁路内，以防止磁场进入屏蔽空间。因此要获得好的低频磁场屏蔽效果，屏蔽体不仅要选用磁导率高的材料，而且屏蔽材料在被屏蔽磁场内不应处于饱和状态，这就要求屏蔽体的壁具有相当的厚度。对于高频磁场的屏蔽其原理则有所不同，主要利用金属屏蔽体上感生的涡流产生反磁场起排斥原磁场的作用。因此，在同一外场条件下，屏蔽体表面的感生涡流愈大，则屏蔽效果愈好。所以高频磁场的屏蔽应选电导率高的金属材料。对同一屏蔽体材料，感生涡流随外场频率的提高而增大，屏蔽效果随之提高。由于高频的趋肤效应，涡流只限于屏蔽体表面流动，因此对于高频磁场的屏蔽只需采用很薄的金属材料就可收到满意的屏蔽效果。电磁屏蔽电磁波在穿透导体时会急剧衰减并在导体面上发生反射，利用由导体制成的屏蔽体的这一特性便可有效地隔离时变电磁场的相互耦合。实际上对电磁场而言，电场和磁场不可分割，电场分量和磁场分量总是同时存在的。只是当电流源的频率较低时，在距离电流源不远处（距离远小于波长的1/6），按照源的不同特性，其近场的电场分量和磁场分量各自在总场所占的份额有所不同。在近场以磁场为主的情况下，可忽略电场分量；反之，近场若以