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电磁兼容原理和抑制技术(七)

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2.3 屏蔽性能的恶化

前述的讨论均假设屏蔽材料是均质的,且平面尺寸很大,所以既无泄漏也不产生边缘效应。但屏蔽体通过狭槽、开关和输入/输出(I/O)电缆的开口会产生泄漏、谐振腔效应和边界不连续性对场分布的影响将使屏蔽性能受损。于是可从概念上重新定义由方程(27)表示的屏蔽效能,用以计算非理想的屏蔽性能:
SE 'dB = AdB+RdB+BdB-泄漏效应-驻波效应                   (51)
方程式(51)中的泄漏效应可认为是由任何真实屏蔽中存在的下列情况中的一个或多个造成。泄漏效应由下列类型的泄漏通道产生:
接缝:配合构件、螺钉、折缝、熔焊、铜焊、银焊、                     软焊
门:各式门                         
盖板:活动面板、抽屉                                           
通风孔:通风、空调、加热                                      
用于下列孔洞:连接器、保险丝、电源线信号和控制
                                电缆、光纤线、电位器、观察窗、状态
                                指示器、按键、通断开关、控制开关、
                            对流冷却
非均质表面:丝网、屏蔽编织物、网、稀疏表面                    
由驻波引起的恶化,在较高频率上涉及到在机壳体中起微波腔体作用的谐振效应,导致在屏蔽机壳内出现性能较差(即屏蔽效能较小)的区域或空间。

另一种出现的恶化是由于机壳的角落和锐边处‘场的增强’,导致在金属突然转折的附近出现高的场电平。场的增强是由于在这些不连续点‘波的堆集’。应使焊接处和拐角尽可能地圆滑,以便缓和这种效应。

将金属屏蔽体屏蔽效能(SEdB)和屏蔽泄漏(LdB)产生的效应合成起来的方法如下:
(52)
应注意方程式(52)最坏的情况是将所有同相的泄漏效应加在一起,然后再和SEdB同相相加,因为低频率时几乎的相位范围都同相(相参)直到高频时接近随机的相位(不相参)。若不发生同相相加(即随机或不相参的合成效应),则方程式(51)中的三个“20”可由三个“10”来代替。但通常情况只是一个或少数几个泄漏通道占优势,而不是所有的泄漏通道。

举例说明:
假设在某一频率下,机壳屏蔽材料本身有110dB的屏蔽效能,由于在各泄漏点泄漏分别造成屏蔽效能的下降为:(1)滤波器/连接器面板=101dB,(2)通风孔泄漏=92dB,(3)门泄漏=88dB,(4)屏蔽面板接缝泄漏=82dB。计算屏蔽体的总泄漏和机壳的合成屏蔽效能。
利用方程式(52)中的后一项计算得出总泄漏效能是76.8dB。利用方程(52)的所有项得出SEdB=76.6dB。因此,在此例中说明机壳基体材料的性能如何并不特别重要,只要它比最低或最少泄漏点的衰减好上约10dB就行。为了说明屏蔽机壳上控制泄漏的重要性,在上例中,若保持总泄漏效应不变,我们设法逐步提高机壳屏蔽材料的屏蔽性能即逐步提高SEdB值,应用方程式(52)计算相应所得的屏蔽机壳的合成屏蔽效能见表2.1。  
    
该表用来说明SEdB由60dB提高到120dB时,合成屏蔽效能SE'dB仅提高了17.9dB,因此提高屏蔽效能的关键在于如何控制泄漏。泄漏通常是如此,但也有例外(一个例外是对于低频磁场,通过泄漏的相移可能与穿透屏蔽体的相移异相相加,使机壳内部的场振幅减小)。

2.4 屏蔽材料

对于六面均质机箱的屏蔽效能可以看成是接近于本章给出的分析关系和设计曲线图的上限。换句话说均质材料对屏蔽特性与频率和场强或其它饱和效应无关(即它们是线性的)。这些方程也有限度地适用于近似均质金属,如电池漆、涂复、沉积、火焰喷涂等工艺过程。除在较低频率外,它们不适用于小孔材料如丝网、网格和金属化的纺织品,所有这些材料应由不同的表达式来描述。

均质金属在总屏蔽效能相当低时譬如低于约40dB的场合,理论与实践之间通常存在良好的对应关系。当屏蔽效能在40~100dB范围内时,理论与实践之间的关系可从好到坏,它取决于(1)偏离均质机箱的程度,(2)频率(3)泄漏点被补救的程度。在关系不好的场合,测量值几乎总是低于理论值。对于SEdB的理论值超过约100dB的情况,由于在实际机箱上有如此之多的泄漏点,理论与实践之间的对应关系通常是差的。

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