屏蔽材料与屏蔽效能的关系 (转帖）

轩辕浪

屏蔽材料与屏蔽效能的关系

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一、屏蔽材料选择   
用导电体或导磁体做成外壳，将干扰源或信号电路罩起来，使电磁场的耦合受到很大的衰减，这种抑制干扰的方法叫电磁屏蔽。
1.    当干扰电磁波的频率较低时，要采用高磁导率的材料，从而使磁力线限制在屏蔽体内部，防治扩散到屏蔽的空间去，厚度越大，磁阻越小，磁场屏蔽的效果越好。
5 ]% Y8 d2 T% T! o2.    当干扰电磁场的频率较高时，利用高导电性金属材料中长生的涡流，形成对外来电磁波的抵消作用，从而达到屏蔽的效果。由于高频趋肤效应，涡流仅在屏蔽盒表面薄层流通，因此，屏蔽体的厚度不必过大，而以趋肤深度和结构强度为主要考虑因素。
; d; m. v) R3 p& M, l  u3.    在某些场合下，如果要求对高频和低频电磁场都具有良好的屏蔽效果时，往往采用高磁导率材料表面涂覆高导电性材料组成多层屏蔽体。
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二、屏蔽用金属材料
2 L( K% ]8 [- ]  w! O- B' ?7 r, u从上述原则我们知道，低频情况应采用高磁导率金属屏蔽材料，高频情况应采用高电导率金属屏蔽材料。常用的金属板屏蔽材料有：镀锌钢板、低碳钢板、镀铜钢板和铜板等。表一给出了几种常用金属的相对电导率和相对磁导率。
+ o3 Z) D4 [* N( P表一 各种金属屏蔽材料的性能
( p* a) i* c1 a# Y3 a金属 相对电导率 相对磁导率（f<10KHz） 金属 相对电导率 相对磁导率（f<10KHz）
银 1.064 1 玻莫合金 0.108 8000
  @) H+ @* Y* p9 K3 C铜 1.00 1 纯铁 0.17 5000
金 0.70 1 硅钢 0.0384 1500
铬 0.664 1 冷轧钢 0.17 180
4 w7 f! S0 a7 z+ b) v2 W6 ^! x; `铝 0.63 1 不锈钢 0.02 200
6 x+ }  r- P: O4 B/ y) [锌 0.305 1 镍铬硅铁磁合金 0.019 1000
黄铜 0.26 1 铁镍合金 0.172 300
4 W! ^* h3 Z  t5 b' W* u镉 0.23 1      
$ T) @$ U2 M; z9 J& f# c  Z镍 0.20 1      
磷青铜 0.18 1      
锡 0.151 1      
9 }/ o3 K4 l% R$ @0 \) x铅 0.079 1      

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三、屏蔽效能
屏蔽效能包括吸收损耗A，反射损耗R和多次反射损耗B。
&Oslash;       在低频情况下，反射损耗大于吸收损耗，它是屏蔽效能中的主要因素。随着频率的增加，反射损耗逐渐下降。
9 P" g" _0 r' g4 B&Oslash;       在屏蔽层较厚或频率较高时，屏蔽体吸收损耗较大。
&Oslash;       在屏蔽体吸收损耗较大（A>15dB）时，多次反射损耗可以忽略。
$ O: U8 I9 q) r7 |; l, ^  y1.    吸收损耗
屏蔽体板越厚，吸收损耗越大，屏蔽体材料的相对磁导率和相对电导率越高，吸收损耗就越大。表二给出了几种常用屏蔽金属材料的相对电导率和相对磁导率以及屏蔽体厚度与吸收损耗的关系。
. r  O8 G8 b! S从表上可以看出，对于吸收损耗，当f>1MHz时，用0.5mm厚的任何金属板制成的屏蔽体，都可以将场强减弱到100倍以下。因此，在选择材料时，应着重考虑材料的机械强度、刚度和防腐因素，对于低频屏蔽，应采用磁导率大的材料，如玻莫合金等。

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表二
  y( d! h' @. w5 c  Y金属 相对电导率 相对磁导率 频率（Hz） 屏蔽体厚度(mm)
6 @7 s0 Q6 d5 i# Z1 [8.68dB 20dB 40dB
9 a: {0 }1 x7 j) Q( c( s! m铜 1 1 100 6.7 15.4 30.8
1 1 10K 0.67 1.54 3.08
1 1 1M 0.067 0.154 0.308
1 1 100M 0.0067 0.0154 0.0308
. K) x% K; Y: s' I* R* ~铝 0.63 1 100 8.35 19.24 38.48
8 h7 h1 d5 n! J: q* e0.63 1 10K 0.835 1.924 3.848
0.63 1 1M 0.0835 0.1924 0.3848
0.63 1 100M 0.00835 0.01924 0.03848
钢 0.17 180 100 1.2 2.76 5.52
0.17 180 10K 0.12 0.276 0.552
: Y$ f' p) X2 |0 ^0.17 180 1M 0.012 0.0276 0.0552
4 }; @- I- ~* m$ @, k$ T0.17 180 100M 0.0012 0.00276 0.00552
) f" M: p; m! d$ C+ X4 _玻莫合金 0.108 8000 100 0.23 0.52 1.04
0.108 8000 10K 0.023 0.052 0.104
! g3 s/ S+ g+ o# d0.108 8000 1M 0.0023 0.0052 0.0104
0.108 8000 100M 0.00023 0.00052 0.00104
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" s, @, [$ _  R/ K% E9 f' `" W2.    反射损耗
反射损耗不仅与材料自身的特性有关，还与金属板所处的位置有关，所以计算反射损耗时需根据干扰源的类型和干扰干扰源与屏蔽体之间的距离来具体计算。
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四、综述
% `' i% I. t; P: l: m; K% I综上所述，对于我们TD-SCDMA射频发射模块来说，工作频段为2GHz以上，屏蔽体主要以吸收损耗为主，所以高导电性材料为首选，如金、银、铜等，若考虑到外部较复杂的电磁环境，还需要低频屏蔽的话，则考虑高磁导率的玻莫合金等，外层镀以金、银等材料。
当然，成本也应并入考虑事项。

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