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15. 截止波导管的概念与应用 J7cq
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金属管对于电磁波,具有高频容易通过、低频衰减较大的特性。这与电路中的高通滤波器十分相象。与滤波器类似,波导管的频率特性也可以用截止频率来描述,低于截止频率的电磁波不能通过波导管,高于截止频率的电磁波可以通过波导管。 `HJw wKd
利用这个特性,可以达到屏蔽电磁波,同时实现一定实体连通的目的。方法是,将波导管的截止频率设计成远高于要屏蔽的电磁波的频率,使要屏蔽的电磁波在通过波导管时产生很大的衰减。由于这种应用中主要是利用波导管的频率截止区,因此成为截止波导管。截止波导管的概念是屏蔽结构设计中的基本概念之一。常用的波导管有圆形、矩形、六角形等,它们的截止频率如下: R,^FJ
矩形波导管的截止频率:fc=15×109 /l式中:l是矩形波导管的开口最大尺寸,单位是cm,fc 的单位是Hz。 /?6y2 t
圆形波导管的截止频率:fc=17.6×109 /d式中:d是圆形波导管的内直径,单位是cm,fc 的单位是Hz。 0>?mF]M
六角形波导管的截止频率:fc=15×109 /w式中:w是六角形波导管的开口最大尺寸,单位是cm,fc 的单位是Hz。 #{?oUg>$
截止波导管的吸收损耗:落在波导管频率截止区内的电磁波穿过波导管时,会发生衰减,这种衰减称为截止波导管的吸收损耗,截止波导管的吸收损耗计算公式如下 q;AQ6k(
A=1.8×fc×t×10-9(1-(f /fc)2)1/2 (dB) 2'}2r ~6
式中:t是截止波导管的长度,单位是cm,f是所关心信号的频率(Hz),fc是截止波导管截止频率(Hz)。如果所关心的频率f远低于截止波导管截止频率(f﹤fc/5),则公式化简为:A=1.8×fc×l×10-9(dB) _j2`#|oG
圆形截止波导管: A=32t/d (dB) Pb`sn5;
矩形(六角形)截止波导管: A=27t/l (dB) Bh.'%[',
从公式中可以看出,当干扰的频率远低于波导管的截止频率使,若波导管的长度增加一个截面最大尺寸,则损耗增加将近30分贝。 Zu hT \l
截止波导管的总屏蔽效能:截止波导管的屏蔽效能由吸收损耗部分加上前面所讨论的孔洞的屏蔽效能不能满足屏蔽要求时,就可以考虑使用截止波导管,利用截止波导管的深度提供的额外的损耗增加屏蔽效能。 Etc
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16. 截止波导管的注意事项与设计步骤 !(~>-;A8
1)绝对不能使导体穿过截止波导管,否则会造成严重的电磁泄漏,这是一个常见的错误。 {+EPE2X=C
2)一定要确保波导管相对于要屏蔽的频率处于截止状态,并且截止频率要远高于(5倍以上)需要屏蔽的频率。设计截止波导管的步骤如下所示: S ] &->5"
A) 确定需要屏蔽的最高频率Fmax和屏蔽效能SE &|4Uo5qS=Z
B) 确定截止波导管的截止频率Fc,使fc≥5Fmax ]3,0
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C) 根据Fc,利用计算Fc的方程计算波导管的截面尺寸d [:'n+D=T3M
D) 根据d和SE,利用波导管吸收损耗公式计算波导管长度t m [g}vwS
说 明: rZv+K/6*M
在屏蔽体上,不同部分的结合处形成的缝隙会导致电磁泄漏。因此,在结构设计中,可以通过增加不同部分的重叠宽度来形成一系列“截止波导”,减小缝隙的电磁泄露。这时,截止波导的截面最大尺寸可以用螺钉之间的间距,截止波导的长度用重叠的宽度,截止波导的截止频率由螺钉之间的间距计算确定。当间距较大时,波导管的截止频率较低,可能对大部分干扰起不到衰减的作用。 B`aAvD`7
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17. 面板上的显示器件的处理 f zO8by
1)很小的显示器件:如果显示器件的尺寸很小,可以采取直接在面板上开小孔的方法,将显示器件安装在机箱内,小孔下方。只要在面板上开的孔很小(小于3mm),一般不会造成严重的电磁泄漏。但从孔洞的泄漏原理可以知道,辐射源距离孔洞很近时,孔洞的泄漏是相当严重的。因此,由于显示器件距离小孔很近,也有可能产生泄漏。这时,可以在小孔上栽一支截止波导管,用一个导光柱。如果由于美观或其他因素,不能使用这种方法,可以采用将显示器件与电路隔离开,对电路采取完善的屏蔽,而将显示器件暴露出来。许多机箱采取这种方法,将显示器件安装在一块装饰用的塑料面板上。 pG6-.F;
2)较大的显示器件:需要较大的窗口来显示,这时可以有两种方法。一种方法是在显示窗处使用透明屏蔽材料,另一种方法类似于上面图示方法,用隔离仓将显示器件与其它电路隔离开,使内部电路辐射的能量不会传出机箱,外部的干扰不会侵入到内部电路。 ~PnpYd<2
透明屏蔽材料: c5e\ckqm^
有两种,一种是金属网夹在两层玻璃之间构成的,另一种是在玻璃上或透明塑料膜上镀上一层很薄的导电层构成的。前一种材料的优点是屏蔽效能高,缺点是由于莫尔条纹造成的视觉不适。后一种材料正好相反。 ,d>
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透明屏蔽窗方法的特点: ;;!{m(;LS}
优点:简单,显示器件会产生辐射或对外界干扰敏感时可以使用。 ;|QR-m2/
缺点:视觉效果差,当设备内部有磁场辐射源或磁场敏感电路时不适合;(透明屏蔽材料对磁场屏蔽效能很低甚至没有),当窗口较大时,成本较高。 p,\bez
隔离仓方法的特点: t[,T}BCy.
优点:显示器件的视觉效果几乎不受影响,不会破坏机箱对磁场的屏蔽效能。 Os 2YZ<t
缺点:如果显示器本身产生电磁辐射或对外界干扰敏感,这种方法不适合;显示器件需要高频工作电流时电磁时不适合。如果显示器件会产生辐射,并且机箱内有磁场辐射源,可以将两个方法结合起来。 y~c[sW
透明屏蔽材料安装注意事项: f^sb0
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首先,透明屏蔽材料与屏蔽机体之间必须实现良好搭接,减小缝隙的泄漏。使用导电涂覆层屏蔽材料时,导电层不能暴露在外面,防止擦伤。使用金属丝网夹层的屏蔽材料时,如果出现条纹导致视觉不适,可以将金属网旋转一定角度(10~30º),会有所改善。 H0 n@kKr
隔离仓安装注意事项: ((>3,%B`
隔离仓与屏蔽机体之间必须使用性能良好电磁密封衬垫,所有导线经过馈通滤波器穿出。 (Zn3-t*
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18. 面板上的操作器件的处理 K[a<
操作器件的特点就是必须暴露给操作员,如果直接将操作器件安装在面板上不会构成金属物体穿过屏蔽体的情况,并且需要开的口子很小,则可以直接将操作器件安装在面板上。这与较小的显示器件的情况是相同的。如果操作器件直接安装在面板上造成了泄漏,就需要采取隔离仓的方法,这与较大的显示器件的处理方法相同。 |XA aKZA
面板上的键盘一般采取隔离的方法,这样可以保持键盘的美观、手感。但是,穿过面板的键盘信号线上的滤波器要选择适当。当滤波器的截止频率过低时,会造成按键误码和连键的现象。这是可以通过调整滤波器的截止频率或键盘软件来解决。 2N8sq(LK{
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19. 通风口的处理 nK%/tdq
如前所述,孔洞的电磁泄漏与孔洞的最大尺寸有关,因此在屏蔽机箱的通风孔设计上,往往采用与一个大孔相同开口面积的多个小孔构成的孔阵代替一个大孔。这样做的好处是: . I&)MZ>n
1)提高孔的截止频率,提高单个孔的屏蔽效能; qqt.nrQ^
2)增加辐射源到孔的相对距离(与孔的尺寸相比),减小孔的泄漏(孔的泄漏与辐射源到孔的距离有关); `\4JwiPo
3)如果穿孔板有一定的厚度,可以增加截止波导的衰减作用。 $L&9x3+?Kg
当屏蔽体的屏蔽效能要求不高,并且对通风量的要求不高时,可以采用穿孔金属板,穿孔金属板的优点是成本低。但屏蔽效能与通风量之间的矛盾突出。 ND55`KT4
如果对屏蔽效能和通风量的要求都较高可以使用截止波导通风板。这种通风板由许多六角形截止波导管构成,由于截止波导管的屏蔽效能较高,,并且每个波导管的壁厚很薄,因此这种通风板兼有良好的通风特性和电磁屏蔽特性。使用截止波导板时,同样要注意与机箱机体之间的搭接,一般是用焊接或电磁密封衬垫连接。 tp0!,ne*
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20. 线路板的局部屏蔽 ox\B3U%`p}
对线路板上的强辐射电路或高度敏感电路需要采取局部屏蔽。线路板上局部的屏蔽方法是:利用线路上的一层表面的铜箔作屏蔽盒的一个面,在这个面上安装一个五面体的金属盒,五面体金属盒以很密(1厘米以下)的间隔与作为另一个面的铜箔连接起来,构成一个完整的六面体的金属盒。
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线路板局部屏蔽能否成功的一个关键因素是,屏蔽界面的选择是否合理。因为所有穿过屏蔽体的导线都需要滤波,因此选择屏蔽界面的主要原则有两个: x,w`OMQ}c
1) 穿过屏蔽界面的导线数量最少 z7t'6Fy9'
2)所有穿过屏蔽界面的导线可以采取有效的滤波。 k qY3r &
线路板上的导线滤波可以采取贴片电容,安装在导线穿过屏蔽体的界面上,如果为了防止屏蔽盒内的干扰出来,滤波电容安装在内侧,如果为了防止外界干扰进到盒子里面,滤波电容安装在盒子外侧。 HV$9b~(
三端贴片电容是最适合这种应用的器件。三端贴片电容的原理类似于穿心电容。但是由于与地板之间不是360度连接,因此高频效果不如穿心电容。 O'!r]0Q
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21. 屏蔽胶带的作用和使用方法 r{_B:
屏蔽胶带是在铜箔、铝箔、或导电布覆上导电胶构成的胶带,他的作用是将两块不同的金属部件导电连通起来其工作原理是通过导电胶带中的金属颗粒与构成胶带的金属材料连接起来,从而构成了一个完整地导电体。 dK J@{d
由于金属颗粒在正常情况下是埋在压敏胶中的,因此导电胶是不导电的。使用时,要用力碾压,使金属颗粒穿过胶层,才能与金属部件导电接触。这是使用时必须注意的。另外,在验证一种导电胶带质量好坏时,也不能直接测量导电胶的导电性,而要用导电胶带将两块金属连接起来,然后测量两块金属之间的导电性,电阻越小越好。 ==h|+NFa
屏蔽胶带用于屏蔽体孔缝泄漏补救,屏蔽电缆屏蔽层的端接等场合。 ^6)GS%R
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文章出自: 世科网 Ci7P%]9