2008年環(huán)保工程師講義之電磁屏蔽(三)
3、完整屏蔽體屏蔽效能的計算
(1)屏蔽效能的計算
屏蔽效能有時也稱為屏蔽損耗(衰減),特別在單獨考慮吸收或反射屏蔽效能時常用吸收損耗A和反射損耗R來表示。屏蔽效能SE或屏蔽損耗愈大,表示屏蔽效果愈好。屏蔽效能SE與傳輸系數(shù)T的關(guān)系為: (dB)
由于屏蔽效能是由吸收損耗和反射損耗及多次反射損耗三部分組成,故傳輸系數(shù)為:
(dB)
式中: 、 、 分別代表由于屏蔽體的吸收、反射和多次反射引起的傳輸系數(shù),故: (dB)
或: (dB)
式中: ―總的屏蔽效能; ―吸收損耗; ―反射損耗; ―多次反射損耗,單位為dB。
(2)吸收損耗
屏蔽體中電磁能損耗系由感生的渦流產(chǎn)生。由于高頻渦流有趨膚效應(yīng),電磁場在金屬屏蔽體中將以衰減常數(shù) 按指數(shù)規(guī)律衰減。衰減常數(shù) 即為渦流系數(shù): 式中: ――趨膚深度。
當(dāng)電磁波在介質(zhì)中傳播時,無論電場還是磁場,它們的幅度都是按照指數(shù)規(guī)律衰減;
式中: ――屏蔽體厚度,mm。
電磁波在介質(zhì)中傳播,衰減為原始強度的 或37%時所傳播的距離稱為該材料的趨膚深度。趨膚深度的計算公式為: 的單位為MHz。
若屏蔽體的厚度為 ,則吸收傳輸系數(shù)為: 若以dB為單位,則吸收損耗A為: (dB)
若將 代入上式,則A 可表示為:
(dB)
式中: ―金屬屏蔽體的厚度,cm; ―電磁波頻率,MHz; ―相對于銅的磁導(dǎo)率; ―銅的磁導(dǎo)率, ; ―相對于銅的電導(dǎo)率; ―銅的電導(dǎo)率, 。
可以看出,吸收損耗A與 成正比關(guān)系,即屏蔽體的厚度越大,吸收損耗A越大。高頻情況,一般 >10,則A可以達(dá)到80dB以上。厚度每增加一個趨膚深度,吸收損耗增加約9dB,另外吸收損耗隨屏蔽材料的磁導(dǎo)率和電導(dǎo)率,或被屏蔽電磁波的頻率增加而增加。同時,趨膚深度 與頻率、材料的磁導(dǎo)率 及電導(dǎo)率 的平方根均成反比,即同樣頻率的電磁場, 及 愈大的材料,趨膚深度 愈小;而對于同樣的材料,頻率越高,趨膚深度越小。
當(dāng) 時,銅的趨膚深度為0.067mm,則厚度為 的屏蔽體的吸收屏蔽損耗A達(dá)87dB。因此,對于高頻,要達(dá)到一定屏蔽效果所需的屏蔽體厚度很小,一般只要能滿足工藝結(jié)構(gòu)和機(jī)械性能的厚度都能滿足屏蔽的要求。
表5-4-21列出了幾種常用金屬屏蔽材料的相對電導(dǎo)率和相對磁導(dǎo)率。根據(jù)吸收損耗的要求,就可以求得屏蔽體材料需要的最小厚度。
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