屏蔽罩材质和厚度对屏蔽效能的影响

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一．屏蔽效能的影响因素

屏蔽效能的影响因素主要有两个方面：屏蔽材料的特性和厚度；如下图所示，电磁波经过不同媒介时，会在分界面形成反射，穿过界面的电磁波一部分被反射回去，这部分能量损失称为反射损耗，另有一部分在屏蔽材料中传播时，会转化为热量，损失的这部分能量称为吸收损耗。屏蔽层有两个面，因此电磁波会在屏蔽材料中形成多次反射，进一步增大了电磁波在屏蔽层内部的传播距离，加大了吸收损耗。

                                               图1 屏蔽体对入射干扰的衰减模式

1. 屏蔽罩材料对屏蔽效能的影响

不同材料的反射损耗和吸收损耗是不一样的，同一材料对反射损耗和吸收损耗的影响也不一样。

反射损耗的材料影响因素如下：

屏蔽材料的电导率越高，反射损耗越大；
屏蔽材料的磁导率越低，反射损耗越大；
电磁波频率越高，反射损耗越小；
因此对于低频电磁波的情况，反射损耗大于吸收吸收损耗，是屏蔽效能的主要因素，要采用低磁导率、高电导率的材料，从而使磁力线限制在屏蔽体内部，防止扩散到屏蔽体外面。

吸收损耗的材料影响因素有：

屏蔽体材料越厚，吸收损耗越大，厚度每增加一个趋肤深度，吸收损耗增加9dB
屏蔽材料的磁导率越高，吸收损耗越大；
屏蔽材料的电导率越大，吸收损耗越大；
电磁波频率越高，吸收损耗越大；
因此在高频电磁波的情况，屏蔽体的吸收损耗较大，选用相对磁导率和相对电导率高的材料，会得到很好的屏蔽效果。

2. 屏蔽罩的厚度影响

如前面所说，当电磁波屏蔽较高时，屏蔽体的吸收损耗占主导。除了磁导率和电导率两个影响因素外，屏蔽罩的厚度也是一个很重要的影响因素。屏蔽厚度的影响，通常以趋肤深度来衡量。屏蔽体厚度每增加一个趋肤深度，吸收损耗增大9dB。

趋肤效应是指交流电或者交流电磁场经过导体时，导体内部的电流分布不平均，电流集中在导体外表的薄层，越靠近导体表面，电流密度越大。在电磁场中，导体表面将要吸收损耗电磁场的能量，使得电磁场的传播从导体表面往里呈指数式衰减。为了获得有效的电磁屏蔽效果，导体屏蔽层的厚度不能小于电磁场的趋肤深度。

对于厚度一定的屏蔽体，趋肤深度越小，屏蔽效果越好，其计算公式为$\delta =0.066\sqrt{\frac{1}{f{\mu }_r{\sigma }_r}}$

二．实例分析

最近更换了屏蔽罩的喷涂厂商，因此有必须要重新测一下EMC，结果不尽人意。如下面两幅图所示，为前后两次的测试结果。很明显，本次的高频段辐射超标。

                                                   图2 前次屏蔽罩的屏蔽效果

                                                  图3 最近的屏蔽罩屏蔽效果

这两次的差异从何而来？

首先从颜色上来看，两次用料不一样，后一次的要比前一次的要红，可能是不同的铜合金。其次选取同样长度的距离测量阻抗，前一次的为2Ω左右，后一次的达到了惊人的100Ω以上。

从阻抗的明显差异来推测，这次较大的屏蔽效果差异，应该是由厚度差异造成的。

三．参考资料

1. http://www.360doc.com/content/24/0413/10/72148632_1120247208.shtml
2. http://www.360doc.com/content/24/0429/08/72148632_1121764196.shtml

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