電磁兼容測試場地與設(shè)備-電磁屏蔽室屏蔽效能
屏蔽室的有效性是用屏蔽效能來度量的,屏蔽效能定義為:電磁場中同一地點沒有屏蔽存在時電磁場強度E1與有效屏蔽時的電磁場強度E2的比值,它表征了屏蔽體對電磁波的衰減程度。用于電磁兼容目的的屏蔽室通常能將電磁波的強度衰減到原來的百分之一甚至百萬分之一,因此通常用分貝來表述屏蔽效能。
屏蔽效能定義為:沒有屏蔽體時空間某點的電場強度E0 (或磁場強度H0)與有屏蔽體時被屏蔽空間在該點的電場強度E1(或磁場強度H1)之比。由下式表示
在屏蔽效能的計算與測試中,往往會遇到場強值相差非常懸殊(甚至達千百萬倍的信號)。為了便于表達、敘述和運算(變乘除為加減),常采用對數(shù)單位——分貝(dB)進行度量。定義為
在1GHz以上微波頻段,由于功率測量比E和H測量方便,下式也被接受為S的定義。
式中,P0-無屏蔽體時之功率;P1-有屏蔽時被屏蔽空間內(nèi)該點的功率。
特別提示:屏蔽材料的選擇與所需達到的屏蔽效指標(biāo)能有著密切關(guān)系,屏蔽材料選擇應(yīng)注意以下方面:
(1)金屬鐵磁材料適用于低頻(f<300Hz)磁場的磁屏蔽。較常用的有純鐵、鐵硅合金(即硅鋼等)、鐵鎳軟磁合金(即坡莫合金)等。相對磁導(dǎo)率μr越高,屏蔽效果越好;層數(shù)越多,屏蔽也越好。
(2)非金屬磁性材料——鐵氧體磁性材料該材料在高頻時具有較高的磁導(dǎo)率,電導(dǎo)率較大,且具有較高的介電性能,已廣泛應(yīng)用于高頻弱電領(lǐng)域。
(3)良導(dǎo)體材料適用于高頻電磁場、低頻電場以及靜電場的屏蔽。高頻電磁場及低頻電場的屏蔽應(yīng)選用高電導(dǎo)率良導(dǎo)體(如銅、鋁等)。常用的屏蔽薄板材除了銅板、鋁板等外,還常用鈹青銅、錫磷青銅等(具有彈性)作開啟的門蓋。
作為通風(fēng)用屏蔽網(wǎng),通常采用紫銅絲制作。用于頻率不大于100MHz的大面積通風(fēng)窗孔。網(wǎng)孔越小、線徑越粗,屏蔽越好。f>lOOMHz時,金屬絲網(wǎng)屏蔽效能明顯下降。
電磁屏蔽材料的選用原則:
(1)應(yīng)根據(jù)使用環(huán)境(即干擾揚的性質(zhì)、使用頻率)選用屏蔽材料。
(2)必須考慮合適的性(能)價(格)比。不可片面追求屏蔽效能。
(3)冷軋取向硅鋼片(DQ型)在軋制方向使用時,能充分利用其磁性能,降低損耗;而當(dāng)需要無取向屏蔽時,應(yīng)選擇DW型冷軋無取向硅鋼片。④對于強磁場的屏蔽,可采用雙層磁屏蔽體的結(jié)構(gòu)。支撐件接地一般選用良導(dǎo)體,以防電場感應(yīng)。
(4)應(yīng)注意綜合使用接地、屏蔽、濾波等措施。屏蔽的效能與接地密切相關(guān)。屏蔽體應(yīng)接地,而且應(yīng)單點接地,以避免在屏蔽體內(nèi)形成回路,造成干擾而引起屏蔽效能下降。電纜的屏蔽頗有講究:低頻電路可單端接地;磁場屏蔽應(yīng)兩端接地;高頻電路除雙端接地外,應(yīng)每隔0.1λ(波長)距離接一次地。且與屏蔽外殼良好焊接。
屏蔽與濾波相結(jié)合,容易引入電磁干擾的I/O接口和電源線輸人口應(yīng)分別采用信號濾波器和電源濾波器,方能保證屏蔽效能。
應(yīng)用屏蔽措施時應(yīng)注意:
(1)鐵磁屏蔽會使元件電感增加,電磁屏蔽使元件電感減??;
(2)電磁屏蔽使電感元件有功損耗上升。品質(zhì)因數(shù)Q下降;
(3)無論電磁或鐵磁屏蔽,接地后都兼有靜電屏蔽作用。
特別提示:不可忽略的屏蔽室接地問題
作為專業(yè)用途的電磁屏蔽室,接地方式與工藝的有效性與合理性顯得非常關(guān)鍵。
一般而言,接地的首要作用是電氣的“**接地”,也就是將屏蔽室的地與大地電位相連。其次,受各種通信方式的限制,采用一個公共的基準電位也為通信的可靠進行提供了優(yōu)先條件。
此外,經(jīng)過實驗室測試數(shù)據(jù)證明,單點接地的屏蔽效能明顯優(yōu)于多點接地。接地線的長短對屏蔽效能影響不明顯,而對信號泄漏有影響。屏蔽接地線比裸露接地線信號泄漏小。
接地電阻應(yīng)盡可能地小,一般可以分為小于4Ω、小于2Ω和小于1Ω。且建議采用高導(dǎo)電率的扁平狀導(dǎo)體,如雙層銅編織帶。