电磁兼容原理和抑制技术（八）

2.5 屏蔽加固措施
以上指出除了低频磁场屏蔽外，在从直流到日光的整个频谱上对电波和电磁波很容易得到100dB以上的屏蔽效能。但是，由于任何实际机壳都有孔洞造成的完整性损失，而实际机壳例如只有50dB衰减。所以从来得不到理论屏蔽。本节讨论如何恢复完整性和在屏蔽的单元、底座、设备、机柜、房间和运载器中的实际应用。

2.5.1 屏蔽结构的完整性
从数学建模的观点来看，可使用两种方法之一：(1)编辑一个有关设备材料与结构的屏蔽效能（衰减对频率）数据库，然后选用最接近于受试样品的数据；或者(2)根据上面列出的一张数据清单计算屏蔽效能，然后使用最坏的情况。由于从来没有积累和报道过第一种方法中所建议的那种有关设备的重要屏蔽数据库，故通常使用第二种方法。
1) 接缝和接头
配合构件在界面上的（射频）屏蔽完整性损失，是屏蔽效能受损的主要原因。这时界面的电阻率和/或磁导率取决于所使用界面的连接形式，可能比理论值要低得多。产生的材料界面可分成物理非均质和物理均质两种。当屏蔽构件是由螺钉、铆钉、点焊等直接连接时，就得到物理非均质的界面接合。这时界面连接是不连续的，而且在连接的构件之间产生弯曲或波纹效应，会转而产生窄缝或间隙，在窄缝或间隙的尺寸逼近0.01λ的频率下，将导致辐射或穿透。假设上述间隙的衰减AdB遵循波导过度准则，则：
              (65)
式中：
L =搭接构件的间隙深度或搭接构件的材料厚度，吋
fc =间隙截止频率，MHz。对于矩形间隙：fc = 5900/g；对于圆形间隙：fc = 6920/g
fMHz =工作频率，MHz ；g =间隙最大横向尺寸，吋
当fc ＞＞  fMHz时，对于矩形间隙：
AdB=0.0046Lfc=27L/g          dB                  (66)
对于圆形间隙：
AdB=32L/g          dB                           (67)
有许多技术可用来减少屏蔽试样的电磁发射泄漏或接收穿透。若构件是由螺钉或铆钉接合的，则方程(66)表明，若在每单位界面直线尺寸上使用较多的螺钉或铆钉，可大大增加AdB，这归因于螺钉或铆钉之间潜在间隙g的减小。图2.13表示对于所指出的参数，接头的屏蔽效能是螺钉间距的函数。同时要注意若应用典型的电磁干扰网状衬垫会获得很大改善。

用来减小物理非均质构件泄漏的其它技术，包含企图消除或降低非均质性。图2.14表示这种方法中的一些。在构件不必拆卸或分离的场合，最好是沿配合表面四周进行连续缝焊。这种焊接要求不高，只要它是连续的，无焊接气孔就行。一个例外就是焊接填料的特性如电导率和磁导率偏离屏蔽构件基材的特性,可能与基材的大不相同，导致屏蔽效能恶化。另一个例外就是当缝焊技术与装配前必须退火的比较奇特的磁性材料一起使用时，因为焊接将破坏退火产生的特定性能，而通常要用重新退火来恢复它们的性能。 

图2.15所示的一种替换技术是搭接接缝。在卷边之前必须从配合的表面上清除掉全部非导电材料（例如油漆、锈斑、涂复等等）。必须在足够的压力下进行卷边，以保证全部配合表面之间的可靠接触。

屏蔽构件中如是用于设备调整或维修的盖子和活动盖板，可能必须不时地被分开，所以上述技术没有一个是适用的。每当需要暂时而良好的搭接时，总是采用射频衬垫材料如梳形簧片或弹性丝网。衬垫将在本节稍后部分讨论。
2) 通风孔
大部分屏蔽外壳或机壳需要对流冷却或强迫风冷。但开孔将损害屏蔽基材的完整性，所以必须安装适当的电磁防护罩。电磁防护罩要提供相当大的射频衰减而又不显著妨碍机械的空气流动。可能的方法有两种：丝网罩和蜂窝孔罩。丝网罩是解决此问题的廉价方法，但屏蔽效能有限且倾向于破坏平滑的空气流，从而降低了冷却系统的效率。所以，通常使用蜂窝罩材料，因为它既能提供较高的屏蔽效能，又能维持流线型的空气流动从而提高了冷却系统的效率。这是降低冷却系统功率所需要的。

在图2.16所示的典型蜂窝结构中，六角形元素（“六角蜂房”）是利用波导过度截止的特性来实现屏蔽效能要求的。式(65)已指出预期的衰减，但是对蜂窝而言，在充分低于截止频率时，其屏蔽效能会因板内波导元件的总数N而减小，因为从每个六角蜂房透出的场会彼此相参合并。因此，对蜂窝通风罩而言，屏蔽效能可近似表示为：
AdB=27L/g-20Log10[N]                         (68)
图2.17表示不同蜂窝构造的典型衰减（屏蔽效能）性能。但是必须指出，对于低频磁场蜂窝的性能并不遵循方程式(68)。对于低频磁场必须采用其它的通风孔屏蔽技术，如带通风孔的“瑞士干酪”型钢板。
有时减少或清除空气进口处在通风过程中积攒的灰尘是必要的，但蜂窝结构做不到这一点，因此，必须附加编织的丝网屏蔽层，并将其安装在蜂窝孔上。屏蔽网介质可以是干的，或者是湿的，它带有有效清除灰尘的油膜。