屏蔽机箱应用实例


参考资源链接：[cst屏蔽机箱完整算例-电磁兼容.pdf](https://wenku.csdn.net/doc/64606f805928463033adf7db?spm=1055.2635.3001.10343)
# 1. 屏蔽机箱的概念和重要性

## 1.1 屏蔽机箱的定义

屏蔽机箱是一种能够阻挡或减少电磁辐射穿透的封装装置，被广泛应用于电子、通信、医疗及工业等多个领域。其目的是为了保护内部的电子设备免受外部电磁干扰（EMI）的影响，同时防止设备自身产生的电磁辐射影响其他设备的正常工作。

## 1.2 屏蔽机箱的作用

屏蔽机箱的重要性体现在其能有效维持电子设备的工作性能，保证数据的准确传输，以及提高设备的抗干扰能力。在高速发展的现代信息技术中，屏蔽机箱对于确保设备稳定运行以及数据安全具有不可或缺的作用。

## 1.3 屏蔽机箱的应用范围

屏蔽机箱不仅用于精密设备和敏感仪器的保护，还广泛应用于军事、航空航天、医疗成像设备和工业自动化等领域。这些应用通常要求高度的电磁兼容性（EMC）和可靠性，屏蔽机箱是实现这些要求的关键组件之一。

# 2. 屏蔽机箱的理论基础

### 2.1 屏蔽机箱的工作原理
#### 2.1.1 电磁屏蔽的基本概念
电磁屏蔽是一种能够限制空间电磁场在一定范围内传播的技术，其通过使用导电材料或磁性材料，对电磁波进行吸收、反射或分散，从而达到减少电磁干扰的目的。在屏蔽机箱中，这一原理被应用来保护内部电子设备免受外部电磁波的干扰，同时防止内部设备产生的电磁波泄露到外部环境中。

电磁屏蔽的效能主要取决于屏蔽材料的性质、屏蔽结构的设计以及电磁波的频率。高频电磁波主要通过反射损失来降低干扰，而低频电磁波则更多地依赖于吸收损失。屏蔽效能的衡量指标通常用分贝（dB）表示，数值越高表示屏蔽效能越好。

#### 2.1.2 屏蔽效能的影响因素
屏蔽效能的高低受到多个因素的影响，包括：
- **材料的导电性能**：良好的导电性能意味着材料更容易反射电磁波。
- **材料的磁性能**：对于低频电磁波，使用具有高磁导率的材料会增加其吸收能力。
- **屏蔽材料的厚度**：增加材料厚度可以提高屏蔽效能，但同时也会增加成本和重量。
- **屏蔽结构的完整性**：任何小的缝隙或开口都会成为电磁波的泄露通道。
- **电磁波的频率**：不同频率的电磁波需要不同的屏蔽方法。
- **外部电磁环境的复杂性**：强电磁场环境会增加屏蔽的难度。

### 2.2 屏蔽机箱的材料和设计
#### 2.2.1 屏蔽材料的选择标准
在选择屏蔽材料时，需要考虑以下几个关键因素：

| 因素 | 说明 |
| --- | --- |
| **屏蔽效能** | 材料必须满足所需的最小屏蔽效能要求。 |
| **物理性质** | 包括材料的机械强度、耐温性、耐化学腐蚀性等。 |
| **加工性能** | 材料是否容易加工成所需的形状，如冲压、切割等。 |
| **成本效益** | 成本与屏蔽效能之间的平衡。 |
| **环境适应性** | 材料是否能在目标工作环境中稳定工作。 |

常用的屏蔽材料包括导电涂层、金属箔、金属网、金属板和导电橡胶等。金属材料中铜和铝是最常用的屏蔽材料，具有良好的导电性和加工性。但在某些应用中，如航空航天领域，需要更轻的材料，这时钛合金或其他复合材料就会被考虑。

#### 2.2.2 屏蔽结构的设计原则
屏蔽结构的设计需要遵循一定的原则以确保其效果：

1. **确保连续性**：屏蔽结构必须完整，无缝隙，无开口，以防止电磁波的泄露。
2. **防止边缘效应**：在屏蔽体的连接处、开口边缘和接缝处要特别处理，以减少电磁泄漏。
3. **导电路径的最小化**：屏蔽体上的孔洞、缝隙和接缝应该尽可能小，以减少电磁泄漏。
4. **接地良好**：良好的接地是确保屏蔽效能的关键，可以有效降低接触阻抗。
5. **模块化设计**：为了方便组装、维护和升级，屏蔽结构应采用模块化设计。

在设计阶段，通常需要借助计算机模拟和预估来优化屏蔽结构的设计。

### 2.3 屏蔽机箱的标准和测试
#### 2.3.1 国内外屏蔽标准概览
屏蔽机箱的设计和测试需要符合国际和国内的标准。在国际上，比较有影响力的屏蔽标准包括：

- **MIL-STD-285**：美国军方标准，对电磁屏蔽效能有明确要求。
- **IEC 61000-4-9**：国际电工委员会标准，适用于电磁兼容性测试。
- **EN 50147-1**：欧洲标准，规定了各种电器设备的屏蔽要求。

国内则多参照国家标准（GB）、行业标准（如YD标准）进行设计和测试。

#### 2.3.2 屏蔽效能的测试方法
屏蔽效能测试是验证屏蔽机箱设计是否满足预期目标的必要步骤。常见的测试方法包括：

- **远场测试法**：在远场测试法中，发射天线和接收天线分别放在屏蔽室的两侧，测试信号源的电场强度在屏蔽室内外的变化。
- **近场测试法**：通过使用磁场和电场探头在屏蔽室的表面和内部进行测试，适用于复杂结构的屏蔽效能评估。
- **传输线法（TEM Cell）**：使用传输线（TEM Cell）进行测试，可以非常精确地控制测试信号，并测量屏蔽效能。