信号传输的屏蔽措施与研究.doc

信号传输的屏蔽措施与研究
薄永进
（南京气象学院电子工程系，南京，210044）

摘要：为了保证信息的正常传输，当布线环境有电磁干扰时，要相应的采用屏蔽系统。为了保证电子设备的正常工作，采用适当的屏蔽措施来阻挡或衰减电磁干扰。本文阐述了在现阶段雷灾中屏蔽的重要性以及屏蔽的具体施工，并对屏蔽的检验提出了一定的见解。
Abstract:Inordertoensuretransfertheinformationnormally,whenthereissomeelectromagnetisminterfereintheenvironment,weshouldadhibitsomeshieldstep.Weadoptadequateshieldsteptostopandattenuateelectromagnetisminterfere.Iexpoundtheimportanceandtheconstructionofshieldinthethunderclap,andbringforwardsomeideasabouttheinspectionofshield.
关键词：屏蔽屏蔽效能近场远场骚扰源金属外护层布线接地
keyword：ShieldShieldefficiencyshortrangelongrangemetalcounterscarpdisposelineearth
一引言
电子设备中大量采用半导体器材和集成电路，这些电子和微电子器件是十分脆弱的。由雷击产生的暂态电磁脉冲可以直辐射到这些元器件上，也可以在电源或信号线上感应出过电压波，沿线路侵入电子设备，使电子设备工作失灵或损坏。利用屏蔽体来阻挡或衰减电磁脉冲的能量传播是一种有效的防护措施，电子设备常用的屏蔽体有设备的金属外壳，屏蔽室的外部金属网和电缆的金属护套等，采用屏蔽措施对于保证电子设备的正常和安全运行是非常重要的。
二屏蔽的原理
屏蔽技术用来抑制电磁骚扰沿空间的传播，即切断辐射骚扰的传播途径。电磁骚扰沿空间传播是以电磁波的方式进行的，可分为近场和远场。若屏蔽体离骚扰源的距离为d=1m,可以根据判断条件
d=λ/2π=1m
可求出对应的临界频率f0=47.7MHz
当f>f0时为远场平面波，当f<f0时是近场。近场又可以分为电场和磁场两种情况：当骚扰源是高电压，小电流时，其辐射主要表现为电场；当辐射具有低电压和大电流时，其辐射场主要表现为磁场。当d>/2π时，骚扰源的辐射场为远场平面波，当d<λ/2π时骚扰源的辐射场为近场。屏蔽的实质是将一个关键电路用一个屏蔽体包围起来。使耦合到这个电路的电磁场通过反射和吸收被衰减。如果需要对低频进行防护，屏蔽体应有一定的厚度，但是如果仅要频率高频（30MHz）骚扰，则在塑料上沉积一层薄的导电层好了。
在信号传输的线路中，屏蔽的原理是：单独的绞合线对或4对线组可以有一个金属屏蔽层。不同的线对或4线对组可以在金属屏蔽后置于一起。屏蔽旨在增加与电磁化外界的间距，就屏蔽本身而言，它可将线对或4线对组自身之间的串扰减小到最低程度，这些将根据集肤反应由反射和吸收完成。
金屏蔽的性能以屏蔽效能SE(dB)表示，定义为
SE=20lgE0/E1(dB)或
SE=20lgH0/H1(dB)。
其中，E0,H0,表示为未屏蔽的场强，E1,H1表示的是屏蔽后的场强。
评比效能即对给定辐射骚扰源进行屏蔽时，在某一点上，屏蔽机箱电场强度后磁场强度之比值。
金属板的屏蔽效能可表示为SE=A+R+B(dB)(1.1)
式中,A=0.131t(fμσ)
(dB)(1.2)
为吸收损耗；其中t为金属板厚度(mm)，f为频率(Hz)，μ和σ分别为金属板的相对导磁率和相对导电率。对于近区电场（高阻抗场），例如屏蔽电场辐射源，反射损耗为
R=141.7-10lg(μf³r²/σ)(dB)(1.3)
式中，f为频率(MHz),r为辐射源至机箱壁的距离（m）;对于近区磁场（低阻抗场），例如屏蔽磁场辐射源，反射损耗为
R=74.6-10lg(μ/fσr²)(dB)(1.4)
对于平面波（远场），例如屏蔽远区骚扰源
R=108.1-10lg(μf/σ)(dB)(1.5)
可见，反射损耗取决于屏蔽体表面的导电率。
没有经过表面处理的铝表面会产生氧化物，使导电率下降，反射损耗降低。不同的表层处理产生不同的反射损耗，高导电性的钝化处理，不影响反射损耗，而阳极氧化处理层的导电性很低，使反射损耗大幅度降低。金属表面做绝缘涂覆不会影响反射损耗。但使用含碳，石墨或其他导电性颗粒的漆会影响金属的反射损耗。而多重反射修正因子
B=30lg[1-(Zs-Zw)/(Zs+Zw)2×10
(cos0.23A-jsin0.23A)](dB)(1.6)
式中，Zs为金属阻抗（Ω），即
∣Zs∣=6.39×