屏蔽效能等级的划分

机柜通风孔的电磁屏蔽设计机柜通风孔的电磁屏蔽设计各权威机构或专家对电磁兼容都有自己的见解，互相略有不同通俗的说电磁兼容（EMC ）是设备或分系统在其电磁环境中能正 常工作且不对该环境中的任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力解决电磁兼容应该站在系统的角度，全面地看待问题电磁兼容涉及 电路设计、PCB布线、电缆设计、系统布局、结构设计等多方面问题，甚至与软件设计都有关系2 、解决 EMC 问题的手段当设备中“电磁干扰源一耦合路径一敏感部件”三要素同时存在时，才会出现EMI问题EMC设计就是针对三要素中的一个或几个，采取 某些技术措施，限制或消除其影响，从而得到兼容性好、成本和重量可接受的设计从理论上讲，单板是所有EMI问题的源头，即“电磁 干扰源”，是EMC设计的重中之重应该花费90%的精力放在单板设计上面结构和电缆屏蔽设计是解决“耦合路径”的有效办法，也是 解决RE（目前最棘手的问题）的有效手段，但是一般不要提出太高的要求由于结构屏蔽的工艺稳定性差、加工安装影响十分大，其一致 性差，设计时应该留较大的安全余量结构的屏蔽是以成本为代价的，要求越高，成本会急剧增加结构屏蔽是实现产品电磁兼容的重要 手段，完整的结构屏蔽体要达到90dB的屏蔽效能是毫不困难的。

屏蔽体由于散热、部件安装、缝隙等问题降低了屏蔽效能开孔时必须 考虑到屏蔽辐射干扰的因素电缆设计主要是线缆布局以及是否采用屏蔽电缆单板的EMC设计、电缆设计这里不予讨论，主要论述结构的屏蔽问题3、结构对EMC的影响结构设计与产品EMC指标相关的主要有： 辐射发射（RE），辐射敏感度（RS）—屏蔽、接地工频磁场敏感度（MS）—磁屏蔽静电放电（ESD）—接地传导发射（CE），传 导敏感度（CS）—滤波器的接地结构设计影响最大的指标是辐射发射（RE），静电放电（ESD），—般不考虑快速瞬态脉冲串（EFT）、 浪涌（SURGE）、电压跌落与中断（DIPS）三个指标4、结构屏蔽的基础理论按欲屏蔽的电磁场性质分类，通常分为三大类：电场屏蔽、 磁场屏蔽及电磁场屏蔽电场屏蔽的基本原理是利用金属屏蔽体的电场屏蔽作用，其必须满足完善的屏蔽和良好接地两个条件才能完成电场屏蔽 磁场屏蔽的基本原理是利用高磁导率金属屏蔽体进行磁场屏蔽电磁场屏蔽的原理主要是基于电磁波穿过金属屏蔽体产生波反射和波吸收的机理反射主要取决于波阻抗与金属的阻抗之比比值越大，反射越大因此：对于高阻场（电场）主要是反射，低阻场（磁场）几乎没有反射 这就是低频磁场屏蔽十分困难的原因。

在高频段，为平面波，其波阻抗固定为 377欧姆电磁波在金属材料中传输会发身衰减，衰减程度 取决于材料的导磁率、导电率对于电场，导电率高的材料衰减大；对于磁场，导磁率高的材料衰减大显然，材料越厚，衰减程度大， 屏蔽效果好5 、缝隙与开孔对电磁屏蔽的影响5. 1缝隙对屏蔽的影响当屏蔽体存在缝隙时，对反射和衰减的影响较大反射：当缝隙最大尺寸大于入/4时，几乎没有屏蔽效果；小于入/20时有基本的屏蔽效果，小于入/100时有理想的屏蔽效果当缝隙的 深度较大时，由于多次反射的累计效果，可以大大提高缝隙的屏蔽效果，这就是波导通风板的原理衰减：缝隙对电磁波衰减的影响见下 图所示，可见由于缝隙的存在减弱了衰减作用设在金属屏蔽体中有一无限长缝隙，其间隙为g，屏蔽体厚度为t，入射电磁波的磁场强度为H 0，泄漏到屏蔽体中的磁场强度为H p， 当趋肤深度§ ＞，有H p =H 0 -?t/g公式表明：t越大，g越小，泄漏越小当缝隙的直线尺寸接近波长时，屏蔽体本身可能成为辐射体单个缝隙的屏效近似计算（平面波）SE = 20 lg （1+N）2/4N + g式中：N = j f g X 10-5 f :频率（MHz）g：缝隙的长度（cm） t :缝隙深度（cm）实际应用中困难在于缝隙的长度g如何取值，应该根据紧固点的距离、零件的刚性以及结合面的表面特性决定最终取值。

从经济性和可操 作性的角度考虑，紧固点距离取以下经验值：对于型材、压铸件之间的配合，取150 - 200，甚至更大； 对于钣金件之间，特别是单层板直接连接，例如右图，取20-50具体取值还需考虑缝隙的深度以及基材的刚性和表面状态等因素例如，当折弯次数多时，由于零件的刚性好，可以取大值；如果仅仅是 单层钢板（或铝板）直接压紧，由于刚性差，应该取小值举例：两个钢板，折弯10mm，螺钉间距25mm，屏效大约为1 GHz： 35dB从工程实际的角度看片面要求紧固点多是不实际的，再者一般要求缝隙的最大尺寸为mm级，单单要求紧固点多也是没有意义为了提高 缝隙的屏效，可采取的措施有：提高零件的刚性、表面精度等增加缝隙的深度在缝隙中安装屏蔽材料5. 2开孔对屏蔽的影响5. 2 开孔对屏蔽的影响由于散热、安装按钮、开关等原因，需要在屏蔽体上开圆形、正方形或矩形的孔洞，如图 3所示，这时应注意孔的方向，以保证涡流能在 材料中的均匀分布显然（d）效果较好，（b）和（c）不能达到屏蔽要求，有可能成为狭缝天线设孔面积为S，屏蔽体面积为A,当满 足A〉〉S，圆孔的直径或方孔的边长比波长小的多时，有H p =4 （S/A） 3/2 H 0若有n个孔构成阵列孔，贝旅H p =4n （S/A） 3/2 H 0在实际使用中，阵列孔的屏效工程计算公式如下：SE = Aa + Ra + Ba + K1 + K2 + K3Aa:孔的传输衰减Ra：孔的单次反射损耗Ba：多次放射修正1：孔个数有关的修正项K2：趋肤深度不同引起的低频修正项K3：相邻孔耦合的修正项该计算公式经过美国军方某实验室反复测试验证过，是比较实用的计算公式。

举例：钢板，孔径，间距，板厚，数量900个，屏效30MHz:50dB,1GHz: 35dB5. 3提高开孔的屏蔽效能的措施对于阵列孔，影响因素最大的是 孔的深度，其次是孔的最大尺寸当散热与屏蔽存在矛盾时，比较理想的方式是增加孔的深度，同时增加孔的最大尺寸，或者减小孔的最 大尺寸，同时减小孔间距（增加孔的数量）工程实际中，阵列孔的屏蔽效能最高为30dB/1GHz如果需要更高等级，或者屏蔽和散热矛盾十分突出，可以考虑采用波导通风板波导 通风板的屏蔽效能可以十分高（一般至少可以达到60dB/1GHz），孔隙率大（高于90%），是一种理想的通风方式但必须注意其昂贵的 价格，还有目前应用还不成熟，除非特殊情况，一般不建议使用通风孔的屏蔽效能稳定性、一致性十分好，设计时基本上不必考虑安全 余量问题5. 4 屏蔽开孔部件的选用为了减少辐射，一般情况下对开孔可以进行屏蔽屏蔽材料大致分为 5类：1.金属丝网金属丝网是通过对金 属薄板切缝，再整体拉伸而制成的金属丝网通风量大，成本低，是目前通风孔屏蔽（民用）主要采用的一种方法但这种材料的最大缺 点是高频性能较差，尤其对高于500MHz以上的电磁波几乎不起屏蔽作用，因此已不能满足现代电子设备的屏蔽要求。

2.打孔金属板打孔 金属板是在金属板上采用数控钻床（冲床）打出通风孔阵而制成的，是目前各类设备，尤其是民用设备应用最多的一种通风屏蔽形式，所 具有的优点与金属丝网相同这种材料的缺点仍然是高频性能较差，其屏蔽效能随频率的增加而以20dB/10倍频程下降例如①3孔阵 的打孔金属板在1 GHz时，屏蔽效能只有20dB左右），从而大大限制了打孔金属板的使用范围3.波导通风窗铝制波导通风窗：铝制波导 通风窗是采用普通铝箔经涂胶粘接、拉伸成型、固化、与外框连接、导电处理等工艺过程而制成的具有通风量大、重量轻、高频性能好 的突出优点，是目前各类电子设备，尤其是军用电子设备应用最多的屏蔽通风部件其不足是通风窗由铝材制成，因而其低频磁屏蔽效能 较差钢制波导通风窗：钢制通风波导窗是采用碳钢带经冲压成型、拼接、真空钎焊而制成的与铝制通风波导窗相比，其最突出的优点是低频 磁屏蔽效能较高，整体刚性好，特别适用于频带较宽、应用环境恶劣的设备4•铝带叠压网通风窗铝带叠压网通风窗采用多层表面涂有聚乙烯粘接材料的铝制带状物（宽度约2 ~ 3mm）叠压而制成的，除了有一定的屏蔽效能外，还具有滤尘的作用由于铝制带状物具有较大的间隙，因此其低频和高频屏蔽效能都较低。

5.发泡金属通风窗发泡金属通风 窗是由经特殊工艺制成的带有大量层叠微孔的镍、铁等.。