厚度约为几密耳的较薄的非磁性箔被广泛应用于射频屏蔽。尽管有许多商店宣传铝箔如何省事,(一密耳家用铝箔在超过1千赫时对平面波和电场有80dB的屏蔽效能)但它对抵抗低频磁场的性能却极差(它是几乎透明的)。
金属箔有许多用法。一种颇为有趣的应用是用金属箔墙纸将整个房间变成一个有限的屏蔽室。它的屏蔽效能比商品化屏蔽室要小的多,但它具有价格较低的优点。这种材料已偶尔用来构造屏蔽室,表面积从几千平方英尺到设备机箱尺寸的都有。金属箔墙纸必须与其它材料,如压敏化合物结合使用。它们还需要采用许多措施来恢复由于门、窗、交流电源线穿入和加热/空调管道等丧失的屏蔽完整性。
金属箔墙纸通常以2到3密耳(51到76微米)的厚度上市,它们由铝或铜箔或较高的电导率与高磁导率的专用不锈钢箔制成。典型屏蔽效能为:对于200千赫的磁场是25~40dB,对于200千赫~10兆赫的电场是80~100dB,能量是按MIL-STD-285进行的。
有时厚度约为1密耳的薄箔被粘结(金属化)在塑料衬底如5~10密耳的聚脂薄膜上,它们可用作冲气结构,起到屏蔽外壳的作用。
2.4.3 孔洞的屏蔽效能
实际设备机箱的屏蔽受到各种孔洞的破坏。如必须在屏蔽体上为电源线、按键、控制轴、冷却等开孔时,应该考虑孔洞所造成的屏蔽泄漏量。这些问题的专门解决方法将在下节中讨论。本节给出计算单孔和多孔引起的屏蔽恶化的一些分析关系式。具有孔洞屏蔽体的屏蔽效能计算如下:
SEdB=A+R+B+K1+K2+K3 (53)
式中:A=孔的吸收损耗;R=孔的反射损耗;B=对于孔的反射修正量;K1=对孔洞数目的修正项;K2=对低频场穿透的修正项;K3=对小间距孔间耦合的修正项。
① 吸收损耗A 这个基本吸收项是由波导理论推导出来的,在频率低于波导截止频率时,场在通过波导和孔洞时受到衰减。波导对低于截止频率提供的吸收是:
对于圆孔 AC=32 L/D (54)
对于矩形孔 Ar=27.3 L/W (55)
式中:
L=孔的长度;D=圆孔直径;W=矩形孔的最大宽度
② 反射损耗R 反射损耗用类似于实心屏蔽的反射损耗方法得出。也就是说,反射损耗取决于边界上的阻抗不匹配。阻抗不匹配是由入射波的特性阻抗和孔的特性阻抗推导出来的。反射损耗由下式求出:
R=20Log10(J/4+1/2+1/4J ) (56)
式中:
J=Za / Zw是孔的特性阻抗与入射波特性阻抗之比
对于矩形孔特性阻抗:Zar=jωμ0W/π
对于圆孔特性阻抗: Zac=j2πfμ0D/3.682
孔与孔之间导体对磁场的特性阻抗:Zwh=jωμ0
孔与孔之间导体对电场的特性阻抗:Zwe=j/ωε0
其中γ是干扰源到屏蔽体的距离,毫米
③ 反射修正量B 当屏蔽效能的吸收部分小于10dB时,采用以下修正项:
(57)
④ 多孔修正量K1 屏蔽体上多孔将使屏蔽效能恶化,它被表示为总屏蔽效能中的损耗:
K1=-10Log10an (58)
式中:
a=全部孔的面积;n=每平方面积上的孔数低
⑤ 低频场穿透的修正因数K2 低频时金属的趋肤深度大,从而电磁场穿透导体并出现在屏蔽体的反面。(59)式是计算低频场穿透的经验公式:
(59)
式中:d=线直径,当计算丝网的屏蔽效能时用Cw代替d 2
Cw=孔与孔之间的导体宽度
⑥ 孔间耦合K3 孔间的互相耦合趋向于增加整个孔结构的阻抗,导致总屏蔽效能的增加。
(60)式是计算耦合的公式:
K3=20Log10[1/tanh(A/8.686)] (60)
实际设备机箱的屏蔽受到各种孔洞的破坏。如必须在屏蔽体上为电源线、按键、控制轴、冷却等开孔时,应该考虑孔洞所造成的屏蔽泄漏量。这些问题的专门解决方法将在下节中讨论。本节给出计算单孔和多孔引起的屏蔽恶化的一些分析关系式。具有孔洞屏蔽体的屏蔽效能计算如下:
SEdB=A+R+B+K1+K2+K3 (53)
式中:A=孔的吸收损耗;R=孔的反射损耗;B=对于孔的反射修正量;K1=对孔洞数目的修正项;K2=对低频场穿透的修正项;K3=对小间距孔间耦合的修正项。
① 吸收损耗A 这个基本吸收项是由波导理论推导出来的,在频率低于波导截止频率时,场在通过波导和孔洞时受到衰减。波导对低于截止频率提供的吸收是:
对于圆孔 AC=32 L/D (54)
对于矩形孔 Ar=27.3 L/W (55)
式中:
L=孔的长度;D=圆孔直径;W=矩形孔的最大宽度
② 反射损耗R 反射损耗用类似于实心屏蔽的反射损耗方法得出。也就是说,反射损耗取决于边界上的阻抗不匹配。阻抗不匹配是由入射波的特性阻抗和孔的特性阻抗推导出来的。反射损耗由下式求出:
R=20Log10(J/4+1/2+1/4J ) (56)
式中:
J=Za / Zw是孔的特性阻抗与入射波特性阻抗之比
对于矩形孔特性阻抗:Zar=jωμ0W/π
对于圆孔特性阻抗: Zac=j2πfμ0D/3.682
孔与孔之间导体对磁场的特性阻抗:Zwh=jωμ0
孔与孔之间导体对电场的特性阻抗:Zwe=j/ωε0
其中γ是干扰源到屏蔽体的距离,毫米
③ 反射修正量B 当屏蔽效能的吸收部分小于10dB时,采用以下修正项:
(57)
④ 多孔修正量K1 屏蔽体上多孔将使屏蔽效能恶化,它被表示为总屏蔽效能中的损耗:
K1=-10Log10an (58)
式中:
a=全部孔的面积;n=每平方面积上的孔数低
⑤ 低频场穿透的修正因数K2 低频时金属的趋肤深度大,从而电磁场穿透导体并出现在屏蔽体的反面。(59)式是计算低频场穿透的经验公式:
(59)
式中:d=线直径,当计算丝网的屏蔽效能时用Cw代替d 2
Cw=孔与孔之间的导体宽度
⑥ 孔间耦合K3 孔间的互相耦合趋向于增加整个孔结构的阻抗,导致总屏蔽效能的增加。
(60)式是计算耦合的公式:
K3=20Log10[1/tanh(A/8.686)] (60)
2.4.4 近似均质金属
均质性不足但没有洞、槽或其它孔洞的金属,无论大小在本章中均称为金属(PHM)。近似均质金属的例子包括导电油漆、涂复和金属化绝缘体用火焰喷镀工艺的产物;赋予塑料电磁屏蔽性能的另一种技术,是在注塑前给塑料添加金属或导电的微粒,产生近似均质材料。由于工艺过程中固有的质量控制问题(即过程本身无助于均质性),近似均质金属可能有不充实区。结果,近似均质金属的理论屏蔽效能与测量结果相比可能好也可能坏。
近似均质导电涂复的电性能通常要么用每单位厚度的表面电阻,要么用体积电阻率、绝缘电导率,或者偶尔用相对于铜的电导率来度量。表面电阻Rade与体积电阻率 有关:
Rade=100ρΩ·m/tcm欧/厘米2 (61)
式中:t =表面涂复的厚度
体积电阻率ρ与电导率σ和表面电阻有关,在直流时由下式表示:
σmho/m=1/ρΩ·m=100/Radetcm (62)
相对于铜的电导率 σr:(σcu=现在5.8×107欧/米)为:
σr=σmetal/σcu=1.72×10-8/ρΩ·m (63)
=1.72×10-6/Radetcm (64)
均质性不足但没有洞、槽或其它孔洞的金属,无论大小在本章中均称为金属(PHM)。近似均质金属的例子包括导电油漆、涂复和金属化绝缘体用火焰喷镀工艺的产物;赋予塑料电磁屏蔽性能的另一种技术,是在注塑前给塑料添加金属或导电的微粒,产生近似均质材料。由于工艺过程中固有的质量控制问题(即过程本身无助于均质性),近似均质金属可能有不充实区。结果,近似均质金属的理论屏蔽效能与测量结果相比可能好也可能坏。
近似均质导电涂复的电性能通常要么用每单位厚度的表面电阻,要么用体积电阻率、绝缘电导率,或者偶尔用相对于铜的电导率来度量。表面电阻Rade与体积电阻率 有关:
Rade=100ρΩ·m/tcm欧/厘米2 (61)
式中:t =表面涂复的厚度
体积电阻率ρ与电导率σ和表面电阻有关,在直流时由下式表示:
σmho/m=1/ρΩ·m=100/Radetcm (62)
相对于铜的电导率 σr:(σcu=现在5.8×107欧/米)为:
σr=σmetal/σcu=1.72×10-8/ρΩ·m (63)
=1.72×10-6/Radetcm (64)