影響屏蔽材料的屏蔽效能有哪些因素
電磁波在穿過屏蔽體是發(fā)生衰減是因為能量有了損耗,這種損耗可以分成兩個部分:反射損耗和吸收損耗。
反射損耗:當(dāng)電磁波入射到不同媒質(zhì)的分界面時,就會發(fā)生反射,使穿過界面的電磁能量減弱。由于反射現(xiàn)象而造成的電磁能量損失稱為反射損耗,用字母R表示。當(dāng)電磁波穿過一層屏蔽體時要經(jīng)過兩個界面,要發(fā)生兩次反射。因此,電磁波穿過屏蔽體時的反射損耗等于兩個界面上的反射損耗總和。反射損耗的計算公式如下:
R=20lg(ZW/ZS) (dB) 式中: ZW= 入射電磁波的波阻抗 ,ZS=屏蔽材料的特性阻抗
|ZS|=3.68×10-7(fμrσr)1/2式中: f= 入射電磁波的頻率 ,μr=相對磁導(dǎo)率,σr=相對電導(dǎo)率
吸收損耗:電磁波在屏蔽材料中傳播時,會有一部分能量轉(zhuǎn)換成熱量,導(dǎo)致電磁能量損失,損失的這部分能量成為屏蔽材料的吸收損耗,用字母A表示,計算公式如下:
A=3.34t(fμrσr)1/2 (dB)
多次反射修正因子: 電磁波在屏蔽體的第二個界面(穿出屏蔽體的界面)發(fā)生反射后,會再次傳輸?shù)降谝粋€界面,在第一個界面發(fā)射再次反射,而再次到達(dá)第二個界面,在這個界面會有一部分能量穿透界面,泄漏到空間。這部分是額外泄漏的。應(yīng)該考慮進(jìn)屏蔽效能的計算。這就是多次反射修正因子,用字母B表示,大部分場合,B都可以忽略。
SE = R + A + B
從上面給出的屏蔽效能計算公式可以得出一些對工程有實際指導(dǎo)意義的結(jié)論,根據(jù)這些結(jié)論,我們可以決定使用什么屏蔽材料,注意什么問題。下面給出的結(jié)論,出步一看,會感到雜亂無章,無從應(yīng)用,但是結(jié)合上面第3和第4條仔細(xì)分析后,會發(fā)現(xiàn)這些結(jié)論都有著內(nèi)在聯(lián)系。深入理解下面的結(jié)論對于結(jié)構(gòu)設(shè)計是十分重要的。
1)材料的導(dǎo)電性和導(dǎo)磁性越好,屏蔽效能越高,但實際的金屬材料不可能兼顧這兩個方面,例如銅的導(dǎo)電性很好,但是導(dǎo)磁性很差;鐵的導(dǎo)磁性很好,但是導(dǎo)電性較差。應(yīng)該使用什么材料,根據(jù)具體屏蔽主要依賴反射損耗、還是吸收損耗來決定是側(cè)重導(dǎo)電性還是導(dǎo)磁性;
2)頻率較低的時候,吸收損耗很小,反射損耗是屏蔽效能的主要機(jī)理,要盡量提高反射損耗;
3)反射損耗與輻射源的特性有關(guān),對于電場輻射源,反射損耗很大;對于磁場輻射源,反射損耗很小。因此,對于磁場輻射源的屏蔽主要依靠材料的吸收損耗,應(yīng)該選用磁導(dǎo)率較高的材料做屏蔽材料。
4)反射損耗與屏蔽體到輻射源的距離有關(guān),對于電場輻射源,距離越近,則反射損耗越大;對于磁場輻射源,距離越近,則反射損耗越小;正確判斷輻射源的性質(zhì),決定它應(yīng)該靠近屏蔽體,還是原理屏蔽體,是結(jié)構(gòu)設(shè)計的一個重要內(nèi)容。
5)頻率較高時,吸收損耗是主要的屏蔽機(jī)理,這時與輻射源是電場輻射源還是磁場輻射源關(guān)系不大。
6)電場波是最容易屏蔽的,平面波其次,磁場波是最難屏蔽的。尤其是(1KHz以下)低頻磁場,很難屏蔽。對于低頻磁場,要采用高導(dǎo)磁性材料,甚至采用高導(dǎo)電性材料和高導(dǎo)磁性材料復(fù)合起來的材料。
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