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屏蔽體、屏蔽機房、 蔽機柜設計原理及理論基礎
日期：2025-04-29 07:34
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摘要： 屏蔽體屏蔽機房屏蔽機柜設計原理及理論基礎
一般除了低頻磁場外，大部分金屬材料可以提供100dB以上的屏蔽效能。但在實際中，常見的情況是金屬做成的屏蔽體，并沒有這么高的屏蔽效能，甚至幾乎沒有屏蔽效能。這是因為許多設計人員沒有了解電磁屏蔽的關鍵。
首先，需要了解的是電磁屏蔽與屏蔽體接地與否并沒有關系。這與靜電場的屏蔽不同，在靜電中，只要將屏蔽體接地，就能夠有效地屏蔽靜電場。而電磁屏蔽卻與屏蔽體接地與否無關，這是必須明確的。
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屏蔽體屏蔽機房屏蔽機柜設計原理及理論基礎
一般除了低頻磁場外，大部分金屬材料可以提供100dB以上的屏蔽效能。但在實際中，常見的情況是金屬做成的屏蔽體，并沒有這么高的屏蔽效能，甚至幾乎沒有屏蔽效能。這是因為許多設計人員沒有了解電磁屏蔽的關鍵。
首先，需要了解的是電磁屏蔽與屏蔽體接地與否并沒有關系。這與靜電場的屏蔽不同，在靜電中，只要將屏蔽體接地，就能夠有效地屏蔽靜電場。而電磁屏蔽卻與屏蔽體接地與否無關，這是必須明確的。
電磁屏蔽的關鍵點有兩個，一個是保證屏蔽體的導電連續(xù)性，即整個屏蔽體必須是一個完整的、連續(xù)的導電體。另一點是不能有穿過機箱的導體。對于一個實際的機箱，這兩點實現(xiàn)起來都非常困難。其次，一個實用的機箱上會有很多孔洞和孔縫：通風口、顯示口、安裝各種調節(jié)桿的開口、不同部分結合的縫隙等。
屏蔽設計的主要內容就是如何妥善處理這些孔縫，同時不會影響機箱的其他性能（美觀、可維性、可靠性）。*后，機箱上總是會有電纜穿出（入），至少會有一條電源電纜。這些電纜會極大地危害屏蔽體，使屏蔽體的屏蔽效能降低數(shù)十分貝。妥善處理這些電纜是屏蔽設計中的重要內容之一（穿過屏蔽體的導體的危害有時比孔縫的危害更大）。
當電磁波入射到一個孔洞時，其作用相當于一個偶極天線，當孔洞的長度達到λ/2時，其輻射效率*高（與孔洞的寬度無關），也就是說，它可以將激勵孔洞的全部能量輻射出去。對于一個厚度為0材料上的孔洞，在遠場區(qū)中，*壞情況下（造成*大泄漏的極化方向）的屏蔽效能（實際情況下屏蔽效能可能會更大一些）計算公式為：
SE=100 - 20lgL - 20lg f + 20lg [1 + 2.3lg(L/H)] (dB)
若 L ≥λ/2，SE = 0 (dB)
式中各量：L = 縫隙的長度（mm），H = 縫隙的寬度（mm），f = 入射電磁波的頻率（MHz）。
在近場區(qū)，孔洞的泄漏還與輻射源的特性有關。當輻射源是電場源時，孔洞的泄漏比遠場時?。ㄆ帘涡芨撸?，而當輻射源是磁場源時，孔洞的泄漏比遠場時要大（屏蔽效能低）。近場區(qū)，孔洞的電磁屏蔽計算公式為：
若ZC >（7.9/D·f）：SE = 48 + 20lg ZC - 20lgL·f+ 20lg [1 + 2.3lg (L/H) ]
若Zc<（7.9/D·f）：SE = 20lg [ (D/L) + 20lg (1 + 2.3lg (L/H) ]
式中：Zc=輻射源電路的阻抗（Ω），D = 孔洞到輻射源的距離（m），L、H = 孔洞長、寬（mm），f = 電磁波的頻率（MHz）
說明：
1、在**個公式中，屏蔽效能與電磁波的頻率沒有關系。
2、大多數(shù)情況下，電路滿足**個公式的條件，這時的屏蔽效能大于**中條件下的屏蔽效能。
3、**個條件中，假設輻射源是純磁場源，因此可以認為是一種在*壞條件下，對屏蔽效能的保守計算。
4、對于磁場源，屏蔽效能與孔洞到輻射源的距離有關，距離越近，則泄漏越大。這點在設計時一定要注意，磁場輻射源一定要盡量遠離孔洞。多個孔洞的情況當N個尺寸相同的孔洞排列在一起，并且相距很近（距離小于λ/2）時，造成的屏蔽效能下降為20lgN1/2。在不同面上的孔洞不會增加泄漏，因為其輻射方向不同，這個特點可以在設計中用來避免某一個面的輻射過強。
除了使孔洞的尺寸遠小于電磁波的波長，用輻射源盡量遠離孔洞等方法減小孔洞泄漏以外，增加孔洞的深度也可以減小孔洞的泄漏，這就是截止波導的原理。一般情況下，屏蔽機箱上不同部分的結合處不可能完全接觸，只能在某些點接觸上，這構成了一個孔洞陣列?？p隙是造成屏蔽機箱屏蔽效能降級的主要原因之一。
減小縫隙泄漏的方法有：
1、增加導電接觸點、減小縫隙的寬度，例如使用機械加工的手段（如用銑床加工接觸表面）來增加接觸面的平整度，增加緊固件（螺釘、鉚釘）的密度；
2、加大兩塊金屬板之間的重疊面積；
3、使用電磁密封襯墊，電磁密封襯墊是一種彈性的導電材料。如果在縫隙處安裝上連續(xù)的電磁密封襯墊，那么，對于電磁波而言，就如同在液體容器的蓋子上使用了橡膠密封襯墊后不會發(fā)生液體泄漏一樣，不會發(fā)生電磁波的泄漏。
一般除了低頻磁場外，大部分金屬材料可以提供100dB以上的屏蔽效能。但在實際中，常見的情況是金屬做成的屏蔽體，并沒有這么高的屏蔽效能，甚至幾乎沒有屏蔽效能。這是因為許多設計人員沒有了解電磁屏蔽的關鍵。
首先，需要了解的是電磁屏蔽與屏蔽體接地與否并沒有關系。這與靜電場的屏蔽不同，在靜電中，只要將屏蔽體接地，就能夠有效地屏蔽靜電場。而電磁屏蔽卻與屏蔽體接地與否無關，這是必須明確的。
電磁屏蔽的關鍵點有兩個，一個是保證屏蔽體的導電連續(xù)性，即整個屏蔽體必須是一個完整的、連續(xù)的導電體。另一點是不能有穿過機箱的導體。對于一個實際的機箱，這兩點實現(xiàn)起來都非常困難。其次，一個實用的機箱上會有很多孔洞和孔縫：通風口、顯示口、安裝各種調節(jié)桿的開口、不同部分結合的縫隙等。
屏蔽設計的主要內容就是如何妥善處理這些孔縫，同時不會影響機箱的其他性能（美觀、可維性、可靠性）。*后，機箱上總是會有電纜穿出（入），至少會有一條電源電纜。這些電纜會極大地危害屏蔽體，使屏蔽體的屏蔽效能降低數(shù)十分貝。妥善處理這些電纜是屏蔽設計中的重要內容之一（穿過屏蔽體的導體的危害有時比孔縫的危害更大）。
當電磁波入射到一個孔洞時，其作用相當于一個偶極天線，當孔洞的長度達到λ/2時，其輻射效率*高（與孔洞的寬度無關），也就是說，它可以將激勵孔洞的全部能量輻射出去。對于一個厚度為0材料上的孔洞，在遠場區(qū)中，*壞情況下（造成*大泄漏的極化方向）的屏蔽效能（實際情況下屏蔽效能可能會更大一些）計算公式為：
SE=100 - 20lgL - 20lg f + 20lg [1 + 2.3lg(L/H)] (dB)
若 L ≥λ/2，SE = 0 (dB)
式中各量：L = 縫隙的長度（mm），H = 縫隙的寬度（mm），f = 入射電磁波的頻率（MHz）。
在近場區(qū)，孔洞的泄漏還與輻射源的特性有關。當輻射源是電場源時，孔洞的泄漏比遠場時?。ㄆ帘涡芨撸?，而當輻射源是磁場源時，孔洞的泄漏比遠場時要大（屏蔽效能低）。近場區(qū)，孔洞的電磁屏蔽計算公式為：
若ZC >（7.9/D·f）：SE = 48 + 20lg ZC - 20lgL·f+ 20lg [1 + 2.3lg (L/H) ]
若Zc<（7.9/D·f）：SE = 20lg [ (D/L) + 20lg (1 + 2.3lg (L/H) ]
式中：Zc=輻射源電路的阻抗（Ω），D = 孔洞到輻射源的距離（m），L、H = 孔洞長、寬（mm），f = 電磁波的頻率（MHz）
說明：
1、在**個公式中，屏蔽效能與電磁波的頻率沒有關系。
2、大多數(shù)情況下，電路滿足**個公式的條件，這時的屏蔽效能大于**中條件下的屏蔽效能。
3、**個條件中，假設輻射源是純磁場源，因此可以認為是一種在*壞條件下，對屏蔽效能的保守計算。
4、對于磁場源，屏蔽效能與孔洞到輻射源的距離有關，距離越近，則泄漏越大。這點在設計時一定要注意，磁場輻射源一定要盡量遠離孔洞。多個孔洞的情況當N個尺寸相同的孔洞排列在一起，并且相距很近（距離小于λ/2）時，造成的屏蔽效能下降為20lgN1/2。在不同面上的孔洞不會增加泄漏，因為其輻射方向不同，這個特點可以在設計中用來避免某一個面的輻射過強。
除了使孔洞的尺寸遠小于電磁波的波長，用輻射源盡量遠離孔洞等方法減小孔洞泄漏以外，增加孔洞的深度也可以減小孔洞的泄漏，這就是截止波導的原理。一般情況下，屏蔽機箱上不同部分的結合處不可能完全接觸，只能在某些點接觸上，這構成了一個孔洞陣列?？p隙是造成屏蔽機箱屏蔽效能降級的主要原因之一。
減小縫隙泄漏的方法有：
1、增加導電接觸點、減小縫隙的寬度，例如使用機械加工的手段（如用銑床加工接觸表面）來增加接觸面的平整度，增加緊固件（螺釘、鉚釘）的密度；
2、加大兩塊金屬板之間的重疊面積；
3、使用電磁密封襯墊，電磁密封襯墊是一種彈性的導電材料。如果在縫隙處安裝上連續(xù)的電磁密封襯墊，那么，對于電磁波而言，就如同在液體容器的蓋子上使用了橡膠密封襯墊后不會發(fā)生液體泄漏一樣，不會發(fā)生電磁波的泄漏。
