由于辐射源分为近区的电场源、磁场源和远区的平面波,因此屏蔽体的屏蔽性能依据辐射源的不同,在材料选择、结构形状和对孔缝泄漏控制等方面都有所不同。
在设计中要达到所需的屏蔽性能,则需首先确定辐射源,明确频率范围,再根据各个频段的典型泄漏结构,确定控制要素,进而选择恰当的屏蔽材料,设计屏蔽壳体。
综上所述,孔缝抑制的设计要点归纳为:
(1)合理选择屏蔽材料;(2)合理设计安装互连结构。
4、孔洞泄露的评估
机箱上不可避免地会有各种孔洞,这些孔洞最终决定了屏蔽体的屏蔽效能(假设没有电缆穿过机箱)。一般可以认为,屏蔽机箱在低频时的屏蔽效能主要取决于制 造屏蔽体的材料,在高频时的屏蔽效能主要取决于机箱上的孔洞和缝隙。当电磁波入射到一个孔洞时,孔洞的作用是相当于一个偶极天线。当缝隙的长度达到1/2 时,其辐射效率最高(与缝隙的宽度无关)。也就是说,它可以入射到缝隙的全部能量辐射出去,如图所示。
在远场区,如果孔洞的最大尺寸L小于λ/2,一个厚度为0的材料上的缝隙的屏蔽效能为:
如果L大于λ/2,则SE=0(dB)。
式中:SE──屏蔽效能(dB); L──孔洞的长度(mm); H──孔洞的宽度(mm); f──入射电磁波的频率(MHz)。
这个公式计算的是最坏情况下(造成最大泄露的极化方向)的屏蔽效能,实际情况下屏蔽效能可能会更高一些。
在近场区,孔洞的泄露还与辐射源是磁场源有关。当辐射源是电场源时,孔洞的泄露比远场小(屏蔽效能高);而当辐射源是磁场源时,孔洞的泄露比远场大(屏蔽效能低)。
对于不同电路阻抗Zc的辐射源,计算公式如下:
若ZC>(7.9/Df):(电场源)
若ZC<(7.9/Df):(电场源)
式中:SE──屏蔽效能(dB); L──孔洞的长度(mm); H──孔洞的宽度(mm); f──入射电磁波的频率(MHz)。
这个公式计算的是最坏情况下(造成最大泄漏的极化方向)的屏蔽效能,实际情况下屏蔽效能可能会更高一些。
需要注意的问题是,对于磁场辐射源,孔洞在近场区的屏蔽效能与电磁波的频率没有关系,也就是说,很小的孔洞也可能导致较大的泄漏。这时影响屏蔽效能的一个更重要参数是孔洞到辐射源的距离。孔洞距离辐射源越近,泄漏越大。这个特点往往导致屏蔽体发生意外的泄漏。因为在屏蔽体上开孔的一个目的是通风散热,这 意味着会很自然地将孔洞设计在靠近发热源附近,而发热源往往是大电流的载体,在其周围有较强的磁场。结果,无意识地将孔洞开在强磁场辐射源的附近。因此, 在设计中,要注意孔洞和缝隙要远离电流载体,例如线路板、电缆、变压器等。
当N个尺寸相同的孔洞排列在一起,并且相距较近(距离小于λ/2)时,孔洞阵列的屏蔽效能会下降,下降数值为10lgN。
因为孔洞的辐射有方向性,因此在不同面上的孔洞不会明显增加泄漏,利用这个特点可以在设计时将孔洞放在屏蔽机箱的不同面,避免某一个面的辐射过强。
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