電磁屏蔽技術
1. 電磁屏蔽的目的
2. 區分不同的電磁波
3. 度量屏蔽性能的物理量——屏蔽效能
4. 屏蔽材料的屏蔽效能估算
5. 影響屏蔽材料的屏蔽效能的因素
6. 實用屏蔽體設計的關鍵
7. 孔洞電磁泄漏的估算
8. 縫隙電磁泄漏的措施
9. 電磁密封襯墊的原理
10. 電磁密封襯墊的選用
11. 常用電磁密封襯墊的比較
12. 電磁密封襯墊使用的注意事項
13. 電磁密封襯墊的電化學腐蝕問題
14. 與襯墊性能相關的其它環境問題
15. 截止波導管的概念與應用
16. 截止波導管的注意事項與設計步驟
17. 面板上的顯示器件的處理
18. 面板上的操作器件的處理
19. 通風口的處理
20. 線路板的局部屏蔽
21. 屏蔽膠帶的作用和使用方法
1. 電磁屏蔽的目的
電磁波是電磁能量傳播的主要方式，高頻電路工作時，會向外輻射電磁波，對鄰近的其它設備產生干擾。另一方面，空間的各種電磁波也會感應到電路中，對電路造成干擾。電磁屏蔽的作用是切斷電磁波的傳播途徑，從而消除干擾。在解決電磁干擾問題的諸多手段中，電磁屏蔽是最基本和有效的。用電磁屏蔽的方法來解決電磁干擾問題的最大好處是不會影響電路的正常工作，因此不需要對電路做任何修改。
2. 區分不同的電磁波
同一個屏蔽體對于不同性質的電磁波，其屏蔽性能不同。因此，在考慮電磁屏蔽性能時，要對電磁波的種類有基本認識。電磁波有很多分類的方法，但是在設計屏蔽時，將電磁波按照其波阻抗分為電場波、磁場波、和平面波。
電磁波的波阻抗ZW 定義為：電磁波中的電場分量E與磁場分量H的比值: ZW = E / H
電磁波的波阻抗電磁波的輻射源性質、觀測點到輻射源的距離以及電磁波所處的傳播介質有關。
距離輻射源較近時，波阻抗取決于輻射源特性。若輻射源為大電流、低電壓（輻射源的阻抗較低），則產生的電磁波的波阻抗小于377，稱為磁場波。若輻射源為高電壓、小電流（輻射源的阻抗較高），則產生的電磁波的波阻抗大于377，稱為電場波。
距離輻射源較遠時，波阻抗僅與電場波傳播介質有關，其數值等于介質的特性阻抗，空氣為377Ω。
電場波的波阻抗隨著傳播距離的增加降低，磁場波的波阻抗隨著傳播距離的增加升高。
注意: 近場區和遠場區的分界面隨頻率不同而不同，不是一個定數，這在分析問題時要注意。例如，在考慮機箱屏蔽時，機箱相對于線路板上的高速時鐘信號而言，可能處于遠場區，而對于開關電源較低的工作頻率而言，可能處于近場區。在近場區設計屏蔽時，要分別電場屏蔽和磁場屏蔽。
3. 度量屏蔽性能的物理量——屏蔽效能
屏蔽體的有效性用屏蔽效能（SE）來度量。屏蔽效能的定義如下：
SE=20lg(E1/E2) (dB)
式中：E1 =沒有屏蔽時的場強 E2 =有屏蔽時的場強
如果屏蔽效能計算中使用的是磁場強度，則稱為磁場屏蔽效能，如果屏蔽效能計算中使用的是電場強度，則稱為電場屏蔽效能。屏蔽效能的單位是分貝(dB)，下表是衰減量與分貝的對應關系：
|
屏蔽前 |
屏蔽后 |
衰減量 |
屏蔽效能 |
|
1 |
0.1 |
90% |
20dB |
|
1 |
0.01 |
99% |
40dB |
|
1 |
0.001 |
99.9% |
60dB |
|
1 |
0.0001 |
99.99% |
80dB |
|
1 |
0.00001 |
99.999% |
100dB |
一般民用產品機箱的屏蔽效能在40dB以下，軍用設備機箱的屏蔽效能一般要達到60dB，TEMPEST設備的屏蔽機箱屏蔽效能要達到80dB以上。屏蔽室或屏蔽艙等往往要達到100dB。100dB以上的屏蔽體是很難制造的，成本也很高。
4. 屏蔽材料的屏蔽效能估算
電磁波在穿過屏蔽體是發生衰減是因為能量有了損耗，這種損耗可以分成兩個部分：反射損耗和吸收損耗。
反射損耗：當電磁波入射到不同媒質的分界面時，就會發生反射，使穿過界面的電磁能量減弱。由于反射現象而造成的電磁能量損失稱為反射損耗，用字母R表示。當電磁波穿過一層屏蔽體時要經過兩個界面，要發生兩次反射。因此，電磁波穿過屏蔽體時的反射損耗等于兩個界面上的反射損耗總和。反射損耗的計算公式如下：
R=20lg(ZW/ZS) (dB) 式中: ZW= 入射電磁波的波阻抗 ，ZS=屏蔽材料的特性阻抗
|ZS|=3.68×10-7（fμrσr）1/2式中: f= 入射電磁波的頻率 ，μr=相對磁導率，σr=相對電導率
吸收損耗：電磁波在屏蔽材料中傳播時，會有一部分能量轉換成熱量，導致電磁能量損失，損失的這部分能量成為屏蔽材料的吸收損耗，用字母A表示，計算公式如下：
A=3.34t（fμrσr）1/2 (dB)
多次反射修正因子: 電磁波在屏蔽體的第二個界面（穿出屏蔽體的界面）發生反射后，會再次傳輸到第一個界面，在第一個界面發射再次反射，而再次到達第二個界面，在這個界面會有一部分能量穿透界面，泄漏到空間。這部分是額外泄漏的。應該考慮進屏蔽效能的計算。這就是多次反射修正因子，用字母B表示，大部分場合，B都可以忽略。
SE = R + A + B
5. 影響屏蔽材料的屏蔽效能的因素
從上面給出的屏蔽效能計算公式可以得出一些對工程有實際指導意義的結論，根據這些結論，我們可以決定使用什么屏蔽材料，注意什么問題。下面給出的結論，出步一看，會感到雜亂無章，無從應用，但是結合上面第3和第4條仔細分析后，會發現這些結論都有著內在聯系。深入理解下面的結論對于結構設計是十分重要的。
1）材料的導電性和導磁性越好，屏蔽效能越高，但實際的金屬材料不可能兼顧這兩個方面，例如銅的導電性很好，但是導磁性很差；鐵的導磁性很好，但是導電性較差。應該使用什么材料，根據具體屏蔽主要依賴反射損耗、還是吸收損耗來決定是側重導電性還是導磁性；
2）頻率較低的時候，吸收損耗很小，反射損耗是屏蔽效能的主要機理，要盡量提高反射損耗；
3）反射損耗與輻射源的特性有關，對于電場輻射源，反射損耗很大；對于磁場輻射源，反射損耗很小。因此，對于磁場輻射源的屏蔽主要依靠材料的吸收損耗，應該選用磁導率較高的材料做屏蔽材料。
4）反射損耗與屏蔽體到輻射源的距離有關，對于電場輻射源，距離越近，則反射損耗越大；對于磁場輻射源，距離越近，則反射損耗越��；正確判斷輻射源的性質，決定它應該靠近屏蔽體，還是原理屏蔽體，是結構設計的一個重要內容。
5）頻率較高時，吸收損耗是主要的屏蔽機理，這時與輻射源是電場輻射源還是磁場輻射源關系不大。
6）電場波是最容易屏蔽的，平面波其次，磁場波是最難屏蔽的。尤其是（1KHz以下）低頻磁場，很難屏蔽。對于低頻磁場，要采用高導磁性材料，甚至采用高導電性材料和高導磁性材料復合起來的材料。
6. 實用屏蔽體設計的關鍵
一般除了低頻磁場外，大部分金屬材料可以提供100dB以上的屏蔽效能。但在實際工作中，要達到80dB以上的屏蔽效能也是十分困難的。這是因為，屏蔽體的屏蔽效能不僅取決于屏蔽體的結構。屏蔽體要滿足電磁屏蔽的基本原則。電磁屏蔽的基本原則有兩個：
1）屏蔽體的導電連續性：這指的是整個屏蔽體必須是一個完整的、連續的導電體。這一點在實現起來十分困難。因為一個完全封閉的屏蔽體是沒有任何使用價值的。一個實用的機箱上會有很多孔縫造成屏蔽：通風口、顯示口、安裝各種調節桿的開口、不同部分的結合縫隙等。由于這些導致導電不連續的因素存在，如果設計人員在設計時沒有考慮如何處理，屏蔽體的屏蔽效能往往很低，甚至沒有屏蔽效能。
2）不能有直接穿過屏蔽體的導體：一個屏蔽效能再高的屏蔽機箱，一旦有導線直接穿過屏蔽機箱，其屏蔽效能會損失99.9%（60dB）以上。但是，實際機箱上總會有電纜穿出（入），至少會有一條電源電纜存在，如果沒有對這些電纜進行妥善的處理（屏蔽或濾波），這些電纜會極大的損壞屏蔽體。妥善處理這些電纜是屏蔽設計的重要內容之一。（穿過屏蔽體的導體的危害有時比孔縫的危害更大）
電磁屏蔽體與接地無關：對于靜電場屏蔽，屏蔽體是必須接地的。但是對于電磁屏蔽，屏蔽體的屏蔽效能卻與屏蔽體接地與否無關，這是設計人員必須明確的。在很多場合，將屏蔽體接地確實改變了電磁狀態，但這是由于其它一些原因，而不是由于接地導致屏蔽體的屏蔽效能發生改變。
7. 孔洞電磁泄漏的估算
如前所述，屏蔽體上的孔洞是造成屏蔽體泄漏的主要因素之一�？锥串a生的電磁泄漏并不是一個固定的數，而是與電磁波的頻率、種類、輻射源與孔洞的距離等因素有關�？锥磳﹄姶挪ǖ乃p可以用下面公式進行計算。這里假設孔洞深度為0。
在遠場區：SE=100-20lgL-20lgf+20lg(1+2.3lg(L/H))
若L≥λ/2，則SE=0 dB ，這時，孔洞是完全泄漏的。
式中： L=縫隙的長度（mm），H=縫隙的寬度（mm），f=入射電磁波的頻率（MHz）
這個公式是在遠場區中，最壞的情況下（造成最大泄漏的極化方向）的屏蔽效能（實際情況下屏蔽效能可能會更大一些）。
在近場區：
若輻射源是電場輻射源 SE=48+20lgZC-20lgLf+20lg(1+2.3lg(L/H))
若輻射源是磁場輻射源 SE=20lg（πD/L）+20lg(1+2.3lg(L/H))
式中：ZC=輻射源電路的阻抗（Ω），D=孔洞到輻射源的距離（m）， L、 H =孔洞的長、寬（mm）， f=電磁波的頻率（MHz）
注意：
1) 近場區,孔洞的泄漏與輻射源的特性有關。當輻射源是電場源時，孔洞的泄漏遠比遠場�。ㄆ帘涡芨撸�，當輻射源是磁場源時，孔洞的泄漏遠比遠場大（屏蔽效能低）。
2）對于近場，磁場輻射源的場合，屏蔽效能與電磁波的頻率沒有關系，因此，千萬不要認為輻射源的頻率較低（許多磁場輻射源的頻率都較低），而掉以輕心。
3）這里對磁場輻射源的假設是純磁場源，因此可以認為是一種在最壞條件下，對屏蔽效能的保守計算。
對于磁場源，屏蔽與孔洞到輻射源的距離有關，距離越近，則泄漏越大。這點在設計時一定要注意，磁場輻射源一定要遠離孔洞。
多個孔洞的情況：當N個尺寸相同的孔洞排列在一起，并且相距很近（距離小于1/2）時，造成的屏蔽效能下降為10 lgN。在不同面上的孔洞不會增加泄漏，因為其輻射方向不同，這個特點可以在設計中用來避免某一個面的輻射過強。
8. 縫隙電磁泄漏的措施
一般情況下，屏蔽機箱上的不同部分的結合處不可能完全接觸，只能在某些點接觸上，這構成了一個孔洞陣列�？p隙是造成屏蔽機箱屏蔽效能降級的主要原因之一。在實際工程中，常常用縫隙的阻抗來衡量縫隙的屏蔽效能�？p隙的阻抗越小，則電磁泄漏越小，屏蔽效能越高。
縫隙處的阻抗：
縫隙的阻抗可以用電阻和電容并聯來等效，因為接觸上的點相當一個電阻，沒有接觸的點相當于一個電容，整個縫隙就是許多電阻和電容的并聯。低頻時，電阻分量起主要作用；高頻時，電容分量起主要作用。由于電容的容抗隨著頻率升高降低，因此如果縫隙是主要泄漏源，則屏蔽機箱的屏蔽效能優勢隨著頻率的升高而增加。但是，如果縫隙的尺寸較大，高頻泄漏也是縫隙泄漏的主要現象。
影響電阻成分的因素：
影響縫隙上電阻成分的因素主要有：接觸面積（接觸點數）、接觸面材料（一般較軟的材料接觸電阻較�。�、接觸面的清潔程度、接觸面的壓力（壓力要足以使接觸點穿透金屬表層氧化層）、氧化腐蝕等。
影響電容成分的因素：
根據電容器原理，很容易知道：兩個表面之間距離越近，相對的面積越大，則電容越大。
解決縫隙泄漏的措施：
1） 接觸面的重合面積，這可以減小電阻、增加電容。
2） 使用盡量多的緊固螺釘，這也可以減小電阻、增加電容。
3） 保持接觸面清潔，減小接觸電阻。
4） 保持接觸面較好的平整度，這可以減小電阻、增加電容。
5） 使用電磁密封襯墊，消除縫隙上不接觸點。
9. 電磁密封襯墊的原理
電磁密封襯墊是一種表面導電的彈性物質。將電磁密封襯墊安裝在兩塊金屬的結合處，可以將縫隙填充滿，從而消除導電不連續點。
使用了電磁密封襯墊后，縫隙中就沒有較大的孔洞了，從而可以減小高頻電磁波的泄漏。使用電磁密封襯墊的好處如下：
1）降低對加工的要求，允許接觸面的平整度較低。
2）減少結合處的緊固螺釘，增加美觀性和可維修性。
3）縫隙處不會產生高頻泄漏。
雖然在許多場合電磁密封襯墊都能夠極大地改善縫隙泄漏，但是如果兩塊金屬之間的接觸面是機械加工（例如，銑床加工），并且緊固螺釘的間距小于3厘米，則使用電磁密封后屏蔽效能不會有所改善，因為這種結構的接觸阻抗已經很低了。
從電磁密封襯墊的工作原理可以知道，使用了電磁密封襯墊的縫隙的電磁泄漏主要由襯墊材料的導電性和接觸表面的接觸電阻決定。因此，使用電磁密封襯墊的關鍵是：
1）選用導電性好的襯墊材料。
2）保持接觸面的清潔
3）對襯墊施加足夠的壓力（以保證足夠小的接觸電阻）。
4）襯墊的厚度要足以填充最大的縫隙
電磁密封襯墊的靈活運用
除非對屏蔽的要求非常高的場合，否則并不需要在縫隙處連續使用電磁密封襯墊。在實踐中，可以根據屏蔽效能的要求間隔的安裝襯墊，每段襯墊之間形成的小孔洞泄漏可以用前面的公式計算。在樣機上精心地調整襯墊間隔，使既能滿足屏蔽的要求，又使成本最低。對于民用產品，襯墊之間的間隔可以為λ/20~λ/100之間。軍用產品則一般要連續安裝。
10. 電磁密封襯墊的選用
任何同時具有導電性和彈性的材料都可以作為電磁密封襯墊使用。因此，市場上可以見到很多種類的電磁密封襯墊。這些電磁密封襯墊各有特色，適合于不同的應用場合。設計者要熟悉各種電磁密封襯墊的特點，在設計中靈活選用，達到滿足產品性能要求、提高產品可靠性、降低產品成本的目的。選擇電磁密封襯墊時需要考慮幾個主要因素：屏蔽效能、環境適應性、便于安裝性、電器穩定性。
屏蔽效能：根據需要抑制的干擾頻譜確定整體屏蔽效能，電磁密封襯墊要滿足整體屏蔽的要求 。不同種類的襯墊，在不同頻率的屏蔽效能是不同的。
使用環境：電磁密封襯墊之所以有這么多的種類的一個主要原因是要滿足不同環境的要求，使用環境對襯墊的性能和壽命有很大的影響。
結構要求：襯墊的主要作用是減小縫隙的泄漏，縫隙的結構設計對襯墊的效果有很大的影響。在進行結構設計時，有以下幾個因素要考慮：
· 壓縮變形：電磁密封襯墊只有受到一定壓力時才起作用。在壓力作用下，襯墊發生形變，形變量與襯墊上所受的壓力成正比。大部分襯墊要形變30~40%才能具有較好的屏蔽效果。
· 壓縮永久形變：當襯墊長時間受到壓力時，即使壓力去掉，它也不能完全恢復原來的形狀，這就是壓縮永久形變。這種特性當襯墊頻繁被壓縮、放開時（例如門和活動面板）要特別注意。
電器穩定性：電磁密封襯墊是通過在金屬之間提供低阻抗的導電通路來實現屏蔽的目的的。因此，其電器穩定性對于保持屏蔽體的屏蔽效能是十分重要的。
安裝成本：電磁密封襯墊的安裝方法是決定屏蔽成本的一個主要因素。襯墊的成本包括襯墊本身的成本、安裝工時成本、加工成本等。在考慮襯墊成本時，要綜合考慮這些因素。
11. 常用電磁密封襯墊的比較
金屬絲網襯墊：這是一種最常用的電磁密封材料。從結構上分，有全金屬絲、空心和橡膠芯等三種。常用的金屬絲材料為：蒙乃爾合金、鈹銅、鍍錫鋼絲等。其屏蔽性能為：低頻時屏蔽效能較高，高頻時屏蔽效能較低。一般用在1GHz以下的場合。
主要優/缺點：價格低，過量壓縮時不易損壞/高頻時屏蔽效能較低。
導電橡膠：通常用在有環境密封要求的場合。從結構上分，有板材和條材兩種，條材又分為空心和實心兩種。板材則有不同的厚度。材料為：硅橡膠中摻入銅粉、鋁粉、銀粉、鍍銀銅粉、鍍銀鋁粉、鍍銀玻璃粉等。其屏蔽性能為：低頻時屏蔽效能較低，高頻時屏蔽效能較高。
主要優/缺點：同時提供電磁密封和環境密封。較硬，價格高，由于表面較軟，有時不能刺透金屬表面的氧化層，導致屏蔽效能很低。
指形簧片：通常用在接觸面滑動接觸的場合。性狀繁多，材料為鈹銅，但表面可做不同涂覆。屏蔽性能為高頻、低頻時屏蔽效能都較高。
主要優/缺點：變形量大、屏蔽效能高、允許滑動接觸（這便于拆卸）/價格高。
螺旋管襯墊：由鈹銅或不銹鋼材卷成的螺旋管，屏蔽效能高。
主要優/缺點：價格低，屏蔽效能高/受過量壓縮時容易損壞。
導電布襯墊：導電布包裹上發泡橡膠芯構成，一般為矩形，帶有背膠，安裝非常方便。高低頻時屏蔽效能都較高。
主要優/缺點：價格低，過量壓縮時不容易損壞、柔軟、具有一定的環境密封作用/頻繁摩擦會損壞導電表層。
12. 電磁密封襯墊使用的注意事項
電磁密封襯墊的使用方法對屏蔽體的屏蔽效能影響很大。在使用時，要注意以下幾點：
1） 所有種類的電磁密封襯墊中，指形簧片允許滑動接觸，其他種類的襯墊絕不允許滑動接觸否則會造成襯墊的損壞。
2） 有種類的襯墊受到過量壓縮都會發生不可恢復地損壞，因此在使用時要設置限壓結構，保證一定的壓縮量。
3） 除了導電橡膠襯墊以外，當襯墊與屏蔽體機體之間的電器接觸良好時，襯墊的屏蔽效能與壓縮量沒有正向關系，增大壓縮量并不能提高屏蔽效能。導電橡膠的屏蔽效能則隨著壓縮量的增加而增加，這與導電橡膠中的導電顆粒密度加大有關。
4） 使用襯墊接觸的金屬板要有足夠的剛度，否則在襯墊的彈力作用下會發生變形，形成新的不連續點，導致射頻泄漏。對于正面壓縮結構，適當的緊固螺釘間距可以防止面板變形。
5） 尺寸允許時，盡量使用較厚的襯墊，這樣可以允許金屬結構件具有更大的加工誤差，從而降低了成本。另外，較厚的襯墊一般更柔軟些，對金屬板的剛性要求較�。◤亩苊饬擞捎诮Y構件剛性不夠導致變形二造成的射頻泄漏）。
6） 襯墊材料要安裝在不易被損壞的位置。例如，對于大型的屏蔽門，襯墊要安裝在門框內，并提供一定的保護；對于可拆卸的面板，最好將襯墊安裝在活動面板上，這樣拆下面板時，便于存放。
7） 安裝襯墊的金屬表面一定要清潔、導電，以保證可靠的導電性。
8） 盡量采用槽安裝方式，槽的作用是固定襯墊和限制過量壓縮。使用槽安裝方式時，屏蔽提的兩個部分之間接觸不僅通過襯墊實現完全接觸，而且還有金屬之間的直接接觸，因此，具有最高的屏蔽效能。
9） 安裝槽的形狀有直槽和燕尾槽兩種，直槽加工簡單，但襯墊容易掉出。燕尾槽沒有這個問題。槽的高度一般為襯墊高度的75%左右（具體尺寸參考襯墊廠家要求的壓縮量），寬度要保證有足夠的空間允許襯墊受到壓縮時的伸展。襯墊安裝在直槽內時，襯墊需要固定。一般設計資料上建議用導電膠粘接，但這樣有兩個缺點：一是會增加成本，另一個是導電膠會發生老化而導致屏蔽性能下降。這里建議用非導電膠，在緊固螺釘穿過的地方滴一小滴。這樣，粘膠的地方雖然不導電，但是金屬螺釘起到了導電接觸地作用，并且屏蔽效能比較穩定。
10) 滑動接觸時的方向，只有指形簧片才允許滑動接觸。安裝簧片時，要注意簧片的方向，使滑動所施加的壓縮力能夠使簧片自由伸展。一般情況下，簧片可以靠背膠粘接，但要注意固化時間（參考簧片廠家說明）。較惡劣的環境下（溫度過高或過低，機械力過大等），可用卡裝結構。
11）根據屏蔽體基體材料選擇適當的襯墊材料，使接觸面達到電化學兼容狀態，有關設計可以參考后面給出的資料。如果空間允許，在安裝襯, 墊的縫隙處同時使用環境密封, 襯墊，并且使環境密封襯墊面對外部環境，防止電解液進入到導電襯墊與屏蔽體接觸的結合面上。
12) 螺釘的位置，一般情況下，螺釘安裝在沉淀內側或外側并不是十分重要，但是在屏蔽要求很高的場合，螺釘要安裝在襯墊的外側，為防止螺釘穿透屏蔽箱，造成額外的泄漏。
13. 電磁密封襯墊的電化學腐蝕問題
電化學腐蝕問題是設計屏蔽機箱必須考慮的問題之一。電化學腐蝕發生在不同種類金屬的接觸面上。因此，在電磁密封襯墊與屏蔽體基體接觸的表面上容易發生電化學腐蝕。發生在襯墊與屏蔽體基體之間的電化學腐蝕會造成下面兩個后果：
1） 降低屏蔽效能，電化學腐蝕的結果是降低了接觸面的導電性，甚至導致接觸面完全斷開，這會造成機箱的屏蔽效能降低。
2） 互調效應，又稱銹螺釘效應。這是因為電化學反應產生的化合物是非線性的半導體物質，這會產生信號混頻。結果是產生了新的干擾頻率。
防止電化學腐蝕的方法：速度與環境因素關系很大，在濕熱、鹽霧環境中腐蝕發展很快，而在干燥環境中，腐蝕發展很慢。
14. 與襯墊性能相關的其它環境問題
1）潮濕環境：潮濕會加速接觸面的電化學腐蝕。造成這種后果的原因是，在潮濕環境中，會生長霉菌，霉菌會放出酸性物質，從而導致電化學腐蝕。對于軍用設備，霉菌試驗是驗證這個問題的試驗方法。
2）振動環境：車載設備或運輸中的設備所承受的振動是造成襯墊結合處腐蝕的主要原因之一。這是因為振動導致襯墊與屏蔽體之間的摩擦，產生了細小金屬粉粒，這種金屬粉粒即使在較好的環境中也容易腐蝕。振動造成的腐蝕是車載設備屏蔽失效的主要原因。
15. 截止波導管的概念與應用
金屬管對于電磁波，具有高頻容易通過、低頻衰減較大的特性。這與電路中的高通濾波器十分相象。與濾波器類似，波導管的頻率特性也可以用截止頻率來描述，低于截止頻率的電磁波不能通過波導管，高于截止頻率的電磁波可以通過波導管。
利用這個特性，可以達到屏蔽電磁波，同時實現一定實體連通的目的。方法是，將波導管的截止頻率設計成遠高于要屏蔽的電磁波的頻率，使要屏蔽的電磁波在通過波導管時產生很大的衰減。由于這種應用中主要是利用波導管的頻率截止區，因此成為截止波導管。截止波導管的概念是屏蔽結構設計中的基本概念之一。常用的波導管有圓形、矩形、六角形等，它們的截止頻率如下：
矩形波導管的截止頻率：fc=15×109 /l式中：l是矩形波導管的開口最大尺寸，單位是cm，fc 的單位是Hz。
圓形波導管的截止頻率：fc=17.6×109 /d式中：d是圓形波導管的內直徑，單位是cm，fc 的單位是Hz。
六角形波導管的截止頻率：fc=15×109 /w式中：w是六角形波導管的開口最大尺寸，單位是cm，fc 的單位是Hz。
截止波導管的吸收損耗：落在波導管頻率截止區內的電磁波穿過波導管時，會發生衰減，這種衰減稱為截止波導管的吸收損耗，截止波導管的吸收損耗計算公式如下
A=1.8×fc×t×10-9（1-（f /fc）2）1/2 （dB）
式中：t是截止波導管的長度，單位是cm，f 是所關心信號的頻率（Hz），fc是截止波導管截止頻率（Hz）。如果所關心的頻率f遠低于截止波導管截止頻率（f﹤fc/5），則公式化簡為：A=1.8×fc×l×10-9 （dB）
圓形截止波導管： A=32t/d （dB）
矩形（六角形）截止波導管： A=27t/l （dB）
從公式中可以看出，當干擾的頻率遠低于波導管的截止頻率使，若波導管的長度增加一個截面最大尺寸，則損耗增加將近30分貝。
截止波導管的總屏蔽效能：截止波導管的屏蔽效能由吸收損耗部分加上前面所討論的孔洞的屏蔽效能不能滿足屏蔽要求時，就可以考慮使用截止波導管，利用截止波導管的深度提供的額外的損耗增加屏蔽效能。
16. 截止波導管的注意事項與設計步驟
1）絕對不能使導體穿過截止波導管，否則會造成嚴重的電磁泄漏，這是一個常見的錯誤。
2）一定要確保波導管相對于要屏蔽的頻率處于截止狀態，并且截止頻率要遠高于（5倍以上）需要屏蔽的頻率。設計截止波導管的步驟如下所示：
A) 確定需要屏蔽的最高頻率Fmax和屏蔽效能SE
B) 確定截止波導管的截止頻率Fc，使fc≥5Fmax
C) 根據Fc，利用計算Fc的方程計算波導管的截面尺寸d
D) 根據d和SE，利用波導管吸收損耗公式計算波導管長度t
說 明：
在屏蔽體上，不同部分的結合處形成的縫隙會導致電磁泄漏。因此，在結構設計中，可以通過增加不同部分的重疊寬度來形成一系列“截止波導”，減小縫隙的電磁泄露。這時，截止波導的截面最大尺寸可以用螺釘之間的間距，截止波導的長度用重疊的寬度，截止波導的截止頻率由螺釘之間的間距計算確定。當間距較大時，波導管的截止頻率較低，可能對大部分干擾起不到衰減的作用。
17. 面板上的顯示器件的處理
1）很小的顯示器件：如果顯示器件的尺寸很小，可以采取直接在面板上開小孔的方法，將顯示器件安裝在機箱內，小孔下方。只要在面板上開的孔很�。ㄐ∮�3mm），一般不會造成嚴重的電磁泄漏。但從孔洞的泄漏原理可以知道，輻射源距離孔洞很近時，孔洞的泄漏是相當嚴重的。因此，由于顯示器件距離小孔很近，也有可能產生泄漏。這時，可以在小孔上栽一支截止波導管，用一個導光柱。如果由于美觀或其他因素，不能使用這種方法，可以采用將顯示器件與電路隔離開，對電路采取完善的屏蔽，而將顯示器件暴露出來。許多機箱采取這種方法，將顯示器件安裝在一塊裝飾用的塑料面板上。
2）較大的顯示器件：需要較大的窗口來顯示，這時可以有兩種方法。一種方法是在顯示窗處使用透明屏蔽材料，另一種方法類似于上面圖示方法，用隔離倉將顯示器件與其它電路隔離開，使內部電路輻射的能量不會傳出機箱，外部的干擾不會侵入到內部電路。
透明屏蔽材料：
有兩種，一種是金屬網夾在兩層玻璃之間構成的，另一種是在玻璃上或透明塑料膜上鍍上一層很薄的導電層構成的。前一種材料的優點是屏蔽效能高，缺點是由于莫爾條紋造成的視覺不適。后一種材料正好相反。
透明屏蔽窗方法的特點：
優點：簡單，顯示器件會產生輻射或對外界干擾敏感時可以使用。
缺點：視覺效果差，當設備內部有磁場輻射源或磁場敏感電路時不適合；（透明屏蔽材料對磁場屏蔽效能很低甚至沒有），當窗口較大時，成本較高。
隔離倉方法的特點：
優點：顯示器件的視覺效果幾乎不受影響，不會破壞機箱對磁場的屏蔽效能。
缺點：如果顯示器本身產生電磁輻射或對外界干擾敏感，這種方法不適合；顯示器件需要高頻工作電流時電磁時不適合。如果顯示器件會產生輻射，并且機箱內有磁場輻射源，可以將兩個方法結合起來。
透明屏蔽材料安裝注意事項:
首先，透明屏蔽材料與屏蔽機體之間必須實現良好搭接，減小縫隙的泄漏。使用導電涂覆層屏蔽材料時，導電層不能暴露在外面，防止擦傷。使用金屬絲網夾層的屏蔽材料時，如果出現條紋導致視覺不適，可以將金屬網旋轉一定角度（10~30º）,會有所改善。
隔離倉安裝注意事項:
隔離倉與屏蔽機體之間必須使用性能良好電磁密封襯墊，所有導線經過饋通濾波器穿出。
18. 面板上的操作器件的處理
操作器件的特點就是必須暴露給操作員，如果直接將操作器件安裝在面板上不會構成金屬物體穿過屏蔽體的情況，并且需要開的口子很小，則可以直接將操作器件安裝在面板上。這與較小的顯示器件的情況是相同的。如果操作器件直接安裝在面板上造成了泄漏，就需要采取隔離倉的方法，這與較大的顯示器件的處理方法相同。
面板上的鍵盤一般采取隔離的方法，這樣可以保持鍵盤的美觀、手感。但是，穿過面板的鍵盤信號線上的濾波器要選擇適當。當濾波器的截止頻率過低時，會造成按鍵誤碼和連鍵的現象。這是可以通過調整濾波器的截止頻率或鍵盤軟件來解決。
19. 通風口的處理
如前所述,孔洞的電磁泄漏與孔洞的最大尺寸有關，因此在屏蔽機箱的通風孔設計上，往往采用與一個大孔相同開口面積的多個小孔構成的孔陣代替一個大孔。這樣做的好處是：
1）提高孔的截止頻率，提高單個孔的屏蔽效能；
2）增加輻射源到孔的相對距離（與孔的尺寸相比），減小孔的泄漏（孔的泄漏與輻射源到孔的距離有關）；
3)如果穿孔板有一定的厚度，可以增加截止波導的衰減作用。
當屏蔽體的屏蔽效能要求不高，并且對通風量的要求不高時，可以采用穿孔金屬板，穿孔金屬板的優點是成本低。但屏蔽效能與通風量之間的矛盾突出。
如果對屏蔽效能和通風量的要求都較高可以使用截止波導通風板。這種通風板由許多六角形截止波導管構成，由于截止波導管的屏蔽效能較高，，并且每個波導管的壁厚很薄，因此這種通風板兼有良好的通風特性和電磁屏蔽特性。使用截止波導板時，同樣要注意與機箱機體之間的搭接，一般是用焊接或電磁密封襯墊連接。
20. 線路板的局部屏蔽
對線路板上的強輻射電路或高度敏感電路需要采取局部屏蔽。線路板上局部的屏蔽方法是：利用線路上的一層表面的銅箔作屏蔽盒的一個面，在這個面上安裝一個五面體的金屬盒，五面體金屬盒以很密（1厘米以下）的間隔與作為另一個面的銅箔連接起來，構成一個完整的六面體的金屬盒。
線路板局部屏蔽能否成功的一個關鍵因素是，屏蔽界面的選擇是否合理。因為所有穿過屏蔽體的導線都需要濾波，因此選擇屏蔽界面的主要原則有兩個:
1) 穿過屏蔽界面的導線數量最少
2)所有穿過屏蔽界面的導線可以采取有效的濾波。
線路板上的導線濾波可以采取貼片電容，安裝在導線穿過屏蔽體的界面上，如果為了防止屏蔽盒內的干擾出來，濾波電容安裝在內側，如果為了防止外界干擾進到盒子里面，濾波電容安裝在盒子外側。
三端貼片電容是最適合這種應用的器件。三端貼片電容的原理類似于穿心電容。但是由于與地板之間不是360度連接，因此高頻效果不如穿心電容。
21. 屏蔽膠帶的作用和使用方法
屏蔽膠帶是在銅箔、鋁箔、或導電布覆上導電膠構成的膠帶，他的作用是將兩塊不同的金屬部件導電連通起來 其工作原理是通過導電膠帶中的金屬顆粒與構成膠帶的金屬材料連接起來，從而構成了一個完整地導電體。
由于金屬顆粒在正常情況下是埋在壓敏膠中的，因此導電膠是不導電的。使用時，要用力碾壓，使金屬顆粒穿過膠層，才能與金屬部件導電接觸。這是使用時必須注意的。另外，在驗證一種導電膠帶質量好壞時，也不能直接測量導電膠的導電性，而要用導電膠帶將兩塊金屬連接起來，然后測量兩塊金屬之間的導電性，電阻越小越好。
屏蔽膠帶用于屏蔽體孔縫泄漏補救，屏蔽電纜屏蔽層的端接等場合。
