首先我們先要了解什么是電磁屏蔽。
電磁屏蔽，就是用金屬材質(zhì)的物品不讓某個(gè)空間內(nèi)的電磁波向另一個(gè)空間傳播或滲透，將整個(gè)空間屏蔽起來。
電磁屏蔽室正是為了達(dá)到電磁屏蔽作用，用于阻斷電磁輻射的通路。它的主要功能有：
（1）阻止外部電磁干擾，確保屏蔽室內(nèi)的電子設(shè)備不受影響；
（2）阻止內(nèi)部電磁干擾向外泄漏，對(duì)周圍的電磁環(huán)境造成破壞，甚至可能影響無線廣播、無線通訊及人體健康等；
（3）為某些測試標(biāo)準(zhǔn)需要，營造一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的電磁空間或溫濕度空間；
（4）防止通信設(shè)備信息泄漏，保證信息**，杜絕無意的電磁發(fā)射可能遭到的信息截獲；
（5）**活動(dòng)中用于保護(hù)敏感設(shè)備不受外部高強(qiáng)度電磁波的干擾等。
在EMC領(lǐng)域，電磁屏蔽室是開展傳導(dǎo)發(fā)射等測試的重要設(shè)施之一，它是一種使用屏蔽鋼板和鋼支架構(gòu)成的一個(gè)金屬“盒子”。由導(dǎo)磁良好的鋼板和銅材料組成的一個(gè)屏蔽體。冷軋鋼板是其主體屏蔽材料、各種接縫的導(dǎo)電材料是銅帶或銅網(wǎng)。
以安裝形式可分為鋼板拼裝式、鋼板焊接式、鋼板直貼式、銅箔直貼式和銅網(wǎng)式等幾大類。
一個(gè)完整的電磁屏蔽室由以下幾部分組成：
（1）屏蔽材料，如高導(dǎo)電率的金屬鋼板；
（2）濾波器，如電源濾波器、信號(hào)濾波器等；
（3）通風(fēng)波導(dǎo)窗；
（4）屏蔽門，如單開式、雙開式和平開滑移式等；
（5）信號(hào)接口板，如射頻同軸線、氣體管、光纖等。
電磁屏蔽室
信號(hào)接口板與桌面接地平板
信號(hào)濾波器、照明與通風(fēng)波導(dǎo)窗
1) 屏蔽效能
屏蔽室的有效性是用屏蔽效能來度量的，屏蔽效能定義為：電磁場中同一地點(diǎn)沒有屏蔽存在時(shí)電磁場強(qiáng)度E1與有效屏蔽時(shí)的電磁場強(qiáng)度E2的比值，它表征了屏蔽體對(duì)電磁波的衰減程度。用于電磁兼容目的的屏蔽室通常能將電磁波的強(qiáng)度衰減到原來的百分之一甚至百萬分之一，因此通常用分貝來表述屏蔽效能。
屏蔽效能定義為：沒有屏蔽體時(shí)空間某點(diǎn)的電場強(qiáng)度E0 (或磁場強(qiáng)度H0)與有屏蔽體時(shí)被屏蔽空間在該點(diǎn)的電場強(qiáng)度E1(或磁場強(qiáng)度H1)之比。由下式表示
在屏蔽效能的計(jì)算與測試中，往往會(huì)遇到場強(qiáng)值相差非常懸殊(甚至達(dá)千百萬倍的信號(hào))。為了便于表達(dá)、敘述和運(yùn)算(變乘除為加減)，常采用對(duì)數(shù)單位——分貝(dB)進(jìn)行度量。定義為
在1GHz以上微波頻段，由于功率測量比E和H測量方便，下式也被接受為S的定義。
式中，P0－無屏蔽體時(shí)之功率；P1－有屏蔽時(shí)被屏蔽空間內(nèi)該點(diǎn)的功率。
特別提示：屏蔽材料的選擇與所需達(dá)到的屏蔽效指標(biāo)能有著密切關(guān)系，屏蔽材料選擇應(yīng)注意以下方面：
（1）金屬鐵磁材料適用于低頻(f<300Hz)磁場的磁屏蔽。較常用的有純鐵、鐵硅合金（即硅鋼等）、鐵鎳軟磁合金（即坡莫合金）等。相對(duì)磁導(dǎo)率μr越高，屏蔽效果越好；層數(shù)越多，屏蔽也越好。
（2）非金屬磁性材料——鐵氧體磁性材料該材料在高頻時(shí)具有較高的磁導(dǎo)率，電導(dǎo)率較大，且具有較高的介電性能，已廣泛應(yīng)用于高頻弱電領(lǐng)域。
（3）良導(dǎo)體材料適用于高頻電磁場、低頻電場以及靜電場的屏蔽。高頻電磁場及低頻電場的屏蔽應(yīng)選用高電導(dǎo)率良導(dǎo)體（如銅、鋁等）。常用的屏蔽薄板材除了銅板、鋁板等外，還常用鈹青銅、錫磷青銅等（具有彈性）作開啟的門蓋。
作為通風(fēng)用屏蔽網(wǎng)，通常采用紫銅絲制作。用于頻率不大于100MHz的大面積通風(fēng)窗孔。網(wǎng)孔越小、線徑越粗，屏蔽越好。f>lOOMHz時(shí)，金屬絲網(wǎng)屏蔽效能明顯下降。
電磁屏蔽材料的選用原則：
（1）應(yīng)根據(jù)使用環(huán)境（即干擾揚(yáng)的性質(zhì)、使用頻率）選用屏蔽材料。
（2）必須考慮合適的性（能）價(jià)（格）比。不可片面追求屏蔽效能。
（3）冷軋取向硅鋼片（DQ型）在軋制方向使用時(shí)，能充分利用其磁性能，降低損耗；而當(dāng)需要無取向屏蔽時(shí)，應(yīng)選擇DW型冷軋無取向硅鋼片。④對(duì)于強(qiáng)磁場的屏蔽，可采用雙層磁屏蔽體的結(jié)構(gòu)。支撐件接地一般選用良導(dǎo)體，以防電場感應(yīng)。
（4）應(yīng)注意綜合使用接地、屏蔽、濾波等措施。屏蔽的效能與接地密切相關(guān)。屏蔽體應(yīng)接地，而且應(yīng)單點(diǎn)接地，以避免在屏蔽體內(nèi)形成回路，造成干擾而引起屏蔽效能下降。電纜的屏蔽頗有講究：低頻電路可單端接地；磁場屏蔽應(yīng)兩端接地；高頻電路除雙端接地外，應(yīng)每隔0.1λ（波長）距離接一次地。且與屏蔽外殼良好焊接。
屏蔽與濾波相結(jié)合，容易引入電磁干擾的I/O接口和電源線輸人口應(yīng)分別采用信號(hào)濾波器和電源濾波器，方能保證屏蔽效能。
應(yīng)用屏蔽措施時(shí)應(yīng)注意：
（1）鐵磁屏蔽會(huì)使元件電感增加，電磁屏蔽使元件電感減小；
（2）電磁屏蔽使電感元件有功損耗上升。品質(zhì)因數(shù)Q下降；
（3）無論電磁或鐵磁屏蔽，接地后都兼有靜電屏蔽作用。
特別提示：不可忽略的屏蔽室接地問題
作為專業(yè)用途的電磁屏蔽室，接地方式與工藝的有效性與合理性顯得非常關(guān)鍵。
一般而言，接地的首要作用是電氣的“**接地”，也就是將屏蔽室的地與大地電位相連。其次，受各種通信方式的限制，采用一個(gè)公共的基準(zhǔn)電位也為通信的可靠進(jìn)行提供了優(yōu)先條件。
此外，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)室測試數(shù)據(jù)證明，單點(diǎn)接地的屏蔽效能明顯優(yōu)于多點(diǎn)接地。接地線的長短對(duì)屏蔽效能影響不明顯，而對(duì)信號(hào)泄漏有影響。屏蔽接地線比裸露接地線信號(hào)泄漏小。
接地電阻應(yīng)盡可能地小，一般可以分為小于4Ω、小于2Ω和小于1Ω。且建議采用高導(dǎo)電率的扁平狀導(dǎo)體，如雙層銅編織帶。
2) 屏蔽室的諧振
任何的封閉式金屬空腔都可產(chǎn)生諧振現(xiàn)象。屏蔽室可視為一個(gè)大型的矩形波導(dǎo)諧振腔，根據(jù)波導(dǎo)諧振腔理論，其固有諧振頻率按下式計(jì)算
式中，
－屏蔽室的固有諧振頻率(MHz)；
l、w、h－屏蔽室的長、寬、高，m。
m、n、k口分別為0，1，2，…等正整數(shù)，但不能同時(shí)取三個(gè)或兩個(gè)為0。對(duì)于TE型波，m不能為0。
由式可見：m、n、k取值不同，諧振頻率各異。亦即同一屏蔽室有很多個(gè)諧振頻率。分別對(duì)應(yīng)不同的激勵(lì)模式(諧振波型)。對(duì)一定的激勵(lì)模式，其諧振頻率為定值。TE型波的*低諧振頻率對(duì)應(yīng)
模(即m=1、n＝1、k＝0)，其諧振頻率為：
由于屏蔽室中場激勵(lì)方向的任意性，若要
是屏蔽室的*低諧振頻率，必須
和w是屏蔽室三個(gè)尺寸中較大的兩個(gè)。
GB12190規(guī)定了20MHz～300MHz頻率范圍內(nèi)的諧振點(diǎn)測試方法。因?yàn)榇蠖鄶?shù)屏蔽室的*低諧振頻率都在該頻段內(nèi)，所以在測試時(shí)要盡量避開這些頻率點(diǎn)。屏蔽室的所有者如果出于某種目的或其它原因，要求獲得屏蔽室在本頻段的性能時(shí)，則不管潛在諧振是否有影響，測試都必須進(jìn)行。測試應(yīng)該在所有者規(guī)定的、并列入測試計(jì)劃的頻點(diǎn)上進(jìn)行。應(yīng)盡可能避免在由上述公式所計(jì)算出的屏蔽室諧振頻率上或接近諧振頻率的頻點(diǎn)上進(jìn)行測試。
諧振范圍內(nèi)參考測量布置如下圖所示：
圖3-13 諧振范圍參考測量布置舉例（水平極化）（20～100MHz）
圖3-14 諧振范圍參考測量位置點(diǎn)舉例（水平極化）（20～100MHz）
屏蔽室諧振是一個(gè)有害的現(xiàn)象。當(dāng)激勵(lì)源使屏蔽室產(chǎn)生諧振時(shí)，會(huì)使屏蔽室的屏蔽效能大大下降，導(dǎo)致很大的測量誤差。為避免屏蔽室諧振引起的測量誤差，應(yīng)通過理論計(jì)算和實(shí)際測量來獲得屏蔽室的主要諧振頻率點(diǎn)，把它們記錄在案，以便在以后的電磁兼容試驗(yàn)中，避開這些諧振頻率。
3) 屏蔽效能測量方法
屏蔽效能測量的特點(diǎn)是測量結(jié)果與測量方法關(guān)系十分密切。同一屏蔽室用相同的儀器不同的方法進(jìn)行測試，所得結(jié)果差異很大。因此，檢測屏蔽室的屏蔽效能時(shí)，必須嚴(yán)格遵循標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的測量方法進(jìn)行。規(guī)定了屏蔽室屏蔽效能的測試和計(jì)算方法。
在100Hz～12.4GHz頻率范圍內(nèi)，為考核屏蔽室的屏蔽效能，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了下列三個(gè)測試頻段：
① 100Hz～20MHz，用大、小環(huán)天線測量磁場屏蔽效能。大環(huán)測試模擬屏蔽室四周磁場，用于屏蔽室的撿漏；小環(huán)測試模擬屏蔽壁附近的源所產(chǎn)生的場，宜于測試某些特定結(jié)構(gòu)(如接縫處)的屏蔽效能。
② 300～1000MHz，用偶極子天線測量屏蔽室的電場屏蔽效能。
③ 1.7～12.4GHz，用喇叭天線及其等效天線測量屏蔽室的電磁屏蔽效能。
在20～300MHz頻率范圍內(nèi)，由于天線尺寸和屏蔽室的諧振效應(yīng)，常會(huì)出現(xiàn)異常的測量結(jié)果。因此，在該頻段內(nèi)，沒有規(guī)定具體的測量方法。如確需在此頻段內(nèi)對(duì)屏蔽室的屏蔽效能進(jìn)行測試，可移用小環(huán)天線法或偶極子天線法。
（1）100Hz～20MHz屏蔽效能的測量
在此頻率范圍內(nèi)有兩種測量方法：大環(huán)法和小環(huán)法。前者使用頻率范圍僅為100Hz～200kHz，大環(huán)法的運(yùn)用是新建或改進(jìn)后撿漏的有效方法，不依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，在實(shí)際運(yùn)用中此法比較有效，能快速檢測到泄露位置。
（2）300～1000MHz屏蔽效能的測量
在此頻段內(nèi)測試，收、發(fā)天線均采用偶極子天線。用于測量屏蔽室局部表面的屏蔽效能。模擬源的頻率范圍應(yīng)選得遠(yuǎn)高于屏蔽室的*低固有諧振頻率，以避開諧振效應(yīng)的影響。測試布置如圖3-17所示。
圖3-17 頻段Ⅱ測試布置示意圖
（3）1～18GHz屏蔽效能的測量
1GHz以上的屏蔽效能測量用的是寬帶喇叭天線，測試框圖如下圖所示。
圖3-18 1～18GHz頻段測試布置示意圖
（4）18GHz～40GHz頻段屏蔽效能測量
屏蔽效能測量應(yīng)分別在水平極化和垂直極化條件下進(jìn)行。
參考測量按圖3-19a和b所示進(jìn)行。發(fā)射天線和接收天線高度相同且至少為lm，并在測試報(bào)告中說明。測量時(shí)應(yīng)保證發(fā)射天線和接收火線互相平行正對(duì)，測得參考測量值。
屏蔽測量按圖3-19a和b所示進(jìn)行。信號(hào)源和放大器的輸出狀態(tài)以及發(fā)射天線和接收天線之間的距離應(yīng)與參考測量時(shí)相同。發(fā)射天線在屏蔽室外，接收天線在屏蔽室內(nèi)，發(fā)射天線和接收天線互相平行正對(duì)，測量軸線與被測屏蔽室表面垂直。發(fā)射天線位置固定，移動(dòng)接收天線尋找*大的接收信號(hào)，接收天線的移動(dòng)范圍為四分之一波長確定的X值或Y值，用測得的*大值計(jì)算屏蔽效能。
按屏蔽室的現(xiàn)場實(shí)際情況確定測量位置。測量點(diǎn)之間的間距按四分之一波長確定的X值或Y值來確定。天線邊界距地面和鄰近墻面至少0.3m。
圖3-19 18～40GHz頻段測試布置示意圖
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