什么是波阻抗 電磁屏蔽原理解析

一原理

電磁屏蔽的原理主要是依據(jù)兩種機(jī)制：反射損失和吸收損失，反射損失是由于屏蔽體與外部空間的波阻抗不匹配導(dǎo)致外在空間入射的電磁波在屏蔽體表面產(chǎn)生反射而成。吸收損失則是部分進(jìn)入屏蔽體內(nèi)的電磁波能量被屏蔽體所吸收的現(xiàn)象。 ?

二波阻抗

要清楚反射損失的現(xiàn)象，必須先了解什么是波阻抗，波阻抗是電磁波在兩種介質(zhì)之間傳播時(shí)，電場(chǎng)和磁場(chǎng)的比值，它是討論反射損失的關(guān)鍵參數(shù)。以自由空間中傳遞的平面波為例，他的波阻抗為：

其中:

以上常數(shù)是探討遠(yuǎn)場(chǎng)屏蔽問(wèn)題的重要參考，因?yàn)槠帘螁?wèn)題一般是在自由空間中討論，而遠(yuǎn)場(chǎng)的電磁波通常假設(shè)為平面波，所以此屏蔽體的波阻抗若與377Ω差異很大時(shí)便會(huì)造成很明顯的反射現(xiàn)象，從而使得遠(yuǎn)場(chǎng)的屏蔽效能大大提高。

三反射損失與吸收損失

阻抗波的大小決定于此電磁波與產(chǎn)生此電磁波的波源的距離，如果距離已達(dá)遠(yuǎn)場(chǎng)范圍，波阻抗就為定值。若距離在近場(chǎng)的范圍，波阻抗匯隨著這個(gè)距離而變動(dòng)。而且也受到產(chǎn)生此電磁波的波源種類影響。波源分為磁場(chǎng)波源和電場(chǎng)波源兩大類。

對(duì)于電場(chǎng)波源而言，在很靠近此波源的地方所量到的電磁波的電場(chǎng)會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于磁場(chǎng)，故其波阻抗會(huì)很大。反之，在很靠近磁場(chǎng)波源的地方所量到的電磁波，其波阻抗就會(huì)很小，所以若以最常用來(lái)作為屏蔽材料的金屬而言，他無(wú)法依賴反射損失來(lái)屏蔽磁場(chǎng)源所產(chǎn)生在近場(chǎng)的電磁波。因?yàn)榻饘俚牟ㄗ杩篂椋?/p>

其中金屬的導(dǎo)電率σ會(huì)很大，因此波阻抗會(huì)很小，和磁場(chǎng)波源的近場(chǎng)波阻抗差異變小，電磁波在屏蔽體表面的反射便降低。 電磁波若不能在屏蔽體表面被反射，便需要?dú)v來(lái)吸收損失來(lái)增強(qiáng)其屏蔽效能。吸收損失的大小一般需視屏蔽的厚度和集膚深度而定，電磁波在導(dǎo)體中因集膚效應(yīng)影響，僅能傳遞很短的距離便衰減殆盡，其所能傳遞的距離便是集膚深度近似表示成：

其中f為電磁波的頻率，如果f越高或者是μ值和σ值越大，則集膚深度越小，所以屏蔽體的厚度若能大于此集膚深度，該屏蔽體便會(huì)因吸收損耗而增強(qiáng)屏蔽效能。

四案例分享

當(dāng)我們?cè)谡臋C(jī)器中，確定好噪聲源位置，發(fā)現(xiàn)噪聲源本身已經(jīng)存在屏蔽蓋，但輻射超標(biāo)依然嚴(yán)重，我們可以嘗試在屏蔽蓋上再貼上一層銅箔加強(qiáng)其屏蔽效果。

上圖為在頻閉殼外增加銅箔加強(qiáng)屏蔽效果。下面是實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)：

（未加強(qiáng)屏蔽前數(shù)據(jù)）

（加強(qiáng)屏蔽后數(shù)據(jù)） 從數(shù)據(jù)上可以看到，當(dāng)我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室測(cè)試的過(guò)程中，如果取下屏蔽罩和增加屏蔽罩效果很明顯，但是還是差一點(diǎn)才能夠過(guò)認(rèn)證，我們可以嘗試加強(qiáng)屏蔽，在若能夠達(dá)到我們想要的數(shù)據(jù)，后期的生產(chǎn)中可以考慮將屏蔽罩的厚度加強(qiáng)一點(diǎn)，或者是更換為其他屏蔽材料。 以下是常見(jiàn)材料的集膚深度表格大家可以作為參考：

審核編輯：黃飛