2008年环保工程师讲义之电磁屏蔽(三)
3、完整屏蔽体屏蔽效能的计算
(1)屏蔽效能的计算
屏蔽效能有时也称为屏蔽损耗(衰减),特别在单独考虑吸收或反射屏蔽效能时常用吸收损耗A和反射损耗R来表示。屏蔽效能SE或屏蔽损耗愈大,表示屏蔽效果愈好。屏蔽效能SE与传输系数T的关系为: (dB)
由于屏蔽效能是由吸收损耗和反射损耗及多次反射损耗三部分组成,故传输系数为:
(dB)
式中: 、 、 分别代表由于屏蔽体的吸收、反射和多次反射引起的传输系数,故: (dB)
或: (dB)
式中: ―总的屏蔽效能; ―吸收损耗; ―反射损耗; ―多次反射损耗,单位为dB。
(2)吸收损耗
屏蔽体中电磁能损耗系由感生的涡流产生。由于高频涡流有趋肤效应,电磁场在金属屏蔽体中将以衰减常数 按指数规律衰减。衰减常数 即为涡流系数: 式中: ――趋肤深度。
当电磁波在介质中传播时,无论电场还是磁场,它们的幅度都是按照指数规律衰减;
式中: ――屏蔽体厚度,mm。
电磁波在介质中传播,衰减为原始强度的 或37%时所传播的距离称为该材料的趋肤深度。趋肤深度的计算公式为: 的单位为MHz。
若屏蔽体的厚度为 ,则吸收传输系数为: 若以dB为单位,则吸收损耗A为: (dB)
若将 代入上式,则A 可表示为:
(dB)
式中: ―金属屏蔽体的厚度,cm; ―电磁波频率,MHz; ―相对于铜的磁导率; ―铜的磁导率, ; ―相对于铜的电导率; ―铜的电导率, 。
可以看出,吸收损耗A与 成正比关系,即屏蔽体的厚度越大,吸收损耗A越大。高频情况,一般 >10,则A可以达到80dB以上。厚度每增加一个趋肤深度,吸收损耗增加约9dB,另外吸收损耗随屏蔽材料的磁导率和电导率,或被屏蔽电磁波的频率增加而增加。同时,趋肤深度 与频率、材料的磁导率 及电导率 的平方根均成反比,即同样频率的电磁场, 及 愈大的材料,趋肤深度 愈小;而对于同样的材料,频率越高,趋肤深度越小。
当 时,铜的趋肤深度为0.067mm,则厚度为 的屏蔽体的吸收屏蔽损耗A达87dB。因此,对于高频,要达到一定屏蔽效果所需的屏蔽体厚度很小,一般只要能满足工艺结构和机械性能的厚度都能满足屏蔽的要求。
表5-4-21列出了几种常用金属屏蔽材料的相对电导率和相对磁导率。根据吸收损耗的要求,就可以求得屏蔽体材料需要的最小厚度。
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