现代电磁屏蔽设计技术

电磁屏蔽技术是电磁兼容技术的一个重要组成部分，是抑制辐射干扰的最有效手段。在当前电磁频谱日趋密集，单位体积内电磁功率密度急剧增加，高低电平器件或设备大量混合使用等因素而导致系统电磁环境日益恶化的情况下，其重要性就显得更为突出。本章将从工程设计人员的角度出发，本着“设备所要满足的标准→屏蔽设计所要达到的屏效指标→屏蔽原理及分类→屏蔽要素及控制→屏效指标确定→屏蔽设计方法→屏蔽材料特性及应用→工程屏蔽设计”的思路，并尽量结合工程实例，来讲述现代电磁屏蔽设计技术。 1、 电磁辐射相关标准与所要求的屏效 1.1 军用标准及所要求的屏效衡量设备是否达到电磁兼容的要求，其主要手段是确定设备是否满足相应的电磁兼容标准。与电磁辐射发射与敏感度相关的军用电磁兼容标准为：GJB151A(151)/152A(152)—97(86) 军用分系统或设备电磁发射与敏感度要求（测试方法）。根据军方的要求，98年以后新签的装备按GJB151A/152A执行，98以前签订的装备按GJB151/152执行。GJB151A/152A在GJB151/152的基础上，等效采用了MIL—STD—461D/462D，与GJB151/152相比，在测试项目、频率范围、测试环境、测试方法等方面均发生了较大的变化。表1.1给出了GJB151A/152A与GJB151/152的比较。两个标准中，与屏蔽有直接关系的测试项目如表1.2所示，表1.3给出的GJB151A的测试要求。 表1.1 GJB 151A,152A与GJB151，152之比较GJB151,152 GJB151A,152A 备注要 求 说   明 要 求 说  明 CE01 25Hz-15kHz电源线和互连线的传导发射 CE101 25Hz-10kHz电源线传导发射，120-76dBμA；潜艇：95-76 dBμA CE03 0.015-50MHz电源线和互连线传导发射 CE102 10kHz-10MHz电源线传导发射，94-60dBμA；利用50ΩμHLISN CE06 10kHz-26GHz天线端子的传导发射 CE106 10kHz-40MHz天线端子传导发射，-80dB，接收机：34dBμV CE07 电源线尖峰信号(时域)的传导发射 CE107 电源线尖峰信号(时域)的传导发射，交流，±50%；交流+50%，-150%  CS01 25Hz-50kHz电源线的传导敏感度 CS101 25Hz-50kHz电源线传导敏感，2或7V，80W通过0.5Ω负载 CS02 0.05-400MHz电源线的传导敏感度   取消CS03 15kHz-10GHz互调制(双信号) CS103 15kHz-10GHz天线端子互调传导敏感度，由产品规范规定 CS04 25Hz-20GHz无用信号的抑制 CS104 25Hz-20GHz天线端子无用信号抑制传导敏感度，由产品规范规定 CS05 25Hz-20GHz交叉调制 CS105 25Hz-20GHz天线端子交调传导敏感度，由产品规范规定 CS06 电源线尖峰信号的传导敏感度 CS106 电源线尖峰信号传导敏感度E=100-400V，t=0.15-10μS 保留CS07 静噪抑制线路的传导敏感度   取消CS09 50Hz-100kHz壳体电流的传导敏感度 CS109 50Hz-100kHz壳体电流传导敏感度，120-60dBμA   CS114 10kHz-400MHz电缆束注入传导敏感度，40-110dBμA,集束注入 新增  CS115 电缆束注入脉冲激励传导敏感度，TR=2ns，TD=30ns，PRF=30Hz,5A 新增  CS116 10kHz-100MHz电缆和电源线阻尼正弦瞬变传导敏感度，0.1-5A 新增RE01 25Hz-50kHz 磁场辐射发射 RE101 25Hz-100kHz磁场辐射发射，180-110dBpT，7cm或146-76dBpT，50cm RE02 14kHz-10GHz电场辐射发射 RE102 10kHz-18GHz电场辐射发射，2-100MHz；62-24dBμV/m；18GHz，69dBμV RE03 谐波和乱真辐射发射 RE103 10kHz-40GHz天线谐波和乱真输出辐射发射，80dB RS01 25Hz-50kHz磁场辐射敏感度 RS101 25Hz-100kHz磁场辐射敏感度，175-90dBpT RS02 尖峰信号和电源频率的磁感应场辐射敏感度   取消RS03 14kHz-40GHz电场辐射敏感发射 RS103 10kHz-40GHz电场辐射敏感度，5-200V/m，1kHz方波调制   RS105 瞬变电磁场辐射敏感度，可用GTEM，TEM Cell 新增UM03 战术和专用车辆及机动设备辐射发射   取消UM04 油机发电机及相应的附件，不间断的供电设备及移动式电源的传导发射，辐射发射及敏感度   取消UM05 民用电气及机电设备的传导和辐射发射   取消UM06 民用汽车   取消 表1.2GJB151A/152A RE101 RE102 RS101  RS103 RS105GJB151/152 RE01 RE02 RS01 RS02 RS03  从表1.3中可以看出，RE102和RS103是各类设备必做的测试项目，(RE02和RS03也是GJB151所要求必做的测试项目)。在实际工程中，RE02(RE102)是最难通过的项目，我们以要求最高的陆军用设备的RE02(RE102)为例子说明其屏效的指标要求。