屏蔽罩材质和厚度对屏蔽效能的影响
屏蔽罩材质和厚度对屏蔽效能的影响
电磁屏蔽罩在现代电子设备中扮演着至关重要的角色，其材质和厚度直接影响屏蔽效能。本文从理论和实践两个层面探讨了屏蔽罩材质和厚度对屏蔽效能的影响，为相关领域的技术人员提供了有价值的参考。
一、屏蔽效能的影响因素
屏蔽效能的影响因素主要有两个方面：屏蔽材料的特性和厚度。如下图所示，电磁波经过不同媒介时，会在分界面形成反射，穿过界面的电磁波一部分被反射回去，这部分能量损失称为反射损耗，另有一部分在屏蔽材料中传播时，会转化为热量，损失的这部分能量称为吸收损耗。屏蔽层有两个面，因此电磁波会在屏蔽材料中形成多次反射，进一步增大了电磁波在屏蔽层内部的传播距离，加大了吸收损耗。
1. 屏蔽罩材料对屏蔽效能的影响
不同材料的反射损耗和吸收损耗是不一样的，同一材料对反射损耗和吸收损耗的影响也不一样。
反射损耗的材料影响因素：
- 屏蔽材料的电导率越高，反射损耗越大；
- 屏蔽材料的磁导率越低，反射损耗越大；
- 电磁波频率越高，反射损耗越小；
因此对于低频电磁波的情况，反射损耗大于吸收吸收损耗，是屏蔽效能的主要因素，要采用低磁导率、高电导率的材料，从而使磁力线限制在屏蔽体内部，防止扩散到屏蔽体外面。
吸收损耗的材料影响因素：
- 屏蔽体材料越厚，吸收损耗越大，厚度每增加一个趋肤深度，吸收损耗增加9dB
- 屏蔽材料的磁导率越高，吸收损耗越大；
- 屏蔽材料的电导率越大，吸收损耗越大；
- 电磁波频率越高，吸收损耗越大；
因此在高频电磁波的情况，屏蔽体的吸收损耗较大，选用相对磁导率和相对电导率高的材料，会得到很好的屏蔽效果。
2. 屏蔽罩的厚度影响
如前面所说，当电磁波屏蔽较高时，屏蔽体的吸收损耗占主导。除了磁导率和电导率两个影响因素外，屏蔽罩的厚度也是一个很重要的影响因素。屏蔽厚度的影响，通常以趋肤深度来衡量。屏蔽体厚度每增加一个趋肤深度，吸收损耗增大9dB。
趋肤效应是指交流电或者交流电磁场经过导体时，导体内部的电流分布不平均，电流集中在导体外表的薄层，越靠近导体表面，电流密度越大。在电磁场中，导体表面将要吸收损耗电磁场的能量，使得电磁场的传播从导体表面往里呈指数式衰减。为了获得有效的电磁屏蔽效果，导体屏蔽层的厚度不能小于电磁场的趋肤深度。
对于厚度一定的屏蔽体，趋肤深度越小，屏蔽效果越好，其计算公式为：
$$
\delta = 0.066 \sqrt{\frac{1}{f \mu_r \sigma_r}}
$$
其中：
- $\delta$ 是趋肤深度
- $f$ 是电磁波频率
- $\mu_r$ 是相对磁导率
- $\sigma_r$ 是相对电导率
这个公式表明，趋肤深度与频率的平方根成反比，与材料的磁导率和电导率的平方根成反比。这意味着，对于高频电磁波，趋肤深度较小，需要较薄的屏蔽层就能达到良好的屏蔽效果；而对于低频电磁波，趋肤深度较大，需要较厚的屏蔽层才能达到同样的屏蔽效果。
二、实例分析
最近更换了屏蔽罩的喷涂厂商，因此有必须要重新测一下EMC，结果不尽人意。如下面两幅图所示，为前后两次的测试结果。很明显，本次的高频段辐射超标。
这两次的差异从何而来？
首先从颜色上来看，两次用料不一样，后一次的要比前一次的要红，可能是不同的铜合金。其次选取同样长度的距离测量阻抗，前一次的为2Ω左右，后一次的达到了惊人的100Ω以上。
从阻抗的明显差异来推测，这次较大的屏蔽效果差异，应该是由厚度差异造成的。
三、参考资料
- http://www.360doc.com/content/24/0413/10/72148632_1120247208.shtml
- http://www.360doc.com/content/24/0429/08/72148632_1121764196.shtml
本文原文来自CSDN