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缝隙和微小的孔洞导致的电磁泄漏和解决方案

一般除了低频磁场外,大部分金属材料可以提供100dB以上的屏蔽效能。但在实际中,常见的情况是金属做成的屏蔽体,并没有这么高的屏蔽效能,甚至几乎没有屏蔽效能。这是因为许多设计人员没有了解电磁屏蔽的关键。
  首先,需要了解的是电磁屏蔽与屏蔽体接地与否并没有关系。这与静电场的屏蔽不同,在静电中,只要将屏蔽体接地,就能够有效地屏蔽静电场。而电磁屏蔽却与屏蔽体接地与否无关,这是必须明确的。
  电磁屏蔽的关键点有两个,一个是保证屏蔽体的导电连续性,即整个屏蔽体必须是一个完整的、连续的导电体。另一点是不能有穿过机箱的导体。对于一个实际的机箱,这两点实现起来都非常困难。
  其次,一个实用的机箱上会有很多孔洞和孔缝:通风口、显示口、安装各种调节杆的开口、不同部分结合的缝隙等。屏蔽设计的主要内容就是如何妥善处理这些孔缝,同时不会影响机箱的其他性能(美观、可维性、可靠性)。
  最后,机箱上总是会有电缆穿出(入),至少会有一条电源电缆。这些电缆会极大地危害屏蔽体,使屏蔽体的屏蔽效能降低数十分贝。妥善处理这些电缆是屏蔽设计中的重要内容之一(穿过屏蔽体的导体的危害有时比孔缝的危害更大)。
  当电磁波入射到一个孔洞时,其作用相当于一个偶极天线,当孔洞的长度达到λ/2时,其辐射效率最高(与孔洞的宽度无关),也就是说,它可以将激励孔洞的全部能量辐射出去。
  对于一个厚度为0材料上的孔洞,在远场区中,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大一些)计算公式为:
  SE=100 - 20lgL - 20lg f + 20lg [1 + 2.3lg(L/H)]   (dB)
  若 L ≥λ/2,SE = 0                 (dB)
  式中各量:L = 缝隙的长度(mm),H = 缝隙的宽度(mm),f = 入射电磁波的频率(MHz)。
  在近场区,孔洞的泄漏还与辐射源的特性有关。当辐射源是电场源时,孔洞的泄漏比远场时小(屏蔽效能高),而当辐射源是磁场源时,孔洞的泄漏比远场时要大(屏蔽效能低)。近场区,孔洞的电磁屏蔽计算公式为:
  若ZC >(7.9/D·f):
  SE = 48 + 20lg ZC - 20lgL·f+ 20lg [1 + 2.3lg (L/H) ]
  若Zc<(7.9/D·f):
  SE = 20lg [ (D/L) + 20lg (1 + 2.3lg (L/H) ]
  式中:Zc=辐射源电路的阻抗(Ω),
  D = 孔洞到辐射源的距离(m),
  L、H = 孔洞长、宽(mm),
  f = 电磁波的频率(MHz)