电磁屏蔽是电磁兼容技术的主要措施之一。屏蔽利用屏蔽体来阻挡或减小电磁能传输---即用金属屏蔽材料将电磁干扰源封闭起来,使其外部电磁场强度低于允许值。同时,可以防止外来的辐射干扰进入屏蔽区域。
我们可以用同一位置无屏蔽体时电磁场的强度与加屏蔽体之后电磁场的强度之比来表征金属材料的屏蔽作用,称为屏蔽效能(Shielding Effectiveness,简称 SE)
GBT12190-2001中,对电磁屏蔽室屏蔽效能的定义是:没有屏蔽体时接收到的信号值与在屏蔽体内接收到的信号值的比值,即发射天线与接收天线之间存在屏蔽体以后所造成的插入损耗。
2、参考电平测量
在没有屏蔽室时,接收环天线与发射环天线之间的距离为:0.6m与屏蔽室厚度之和(这是实际测量时两副环天线间的实际距离);且使两个环天线处于同一平面(共面法)。此时测得的由平即为参考电平
3、动态范围dynamic range; DR
接收系统工作于线性区的幅度范围。
注1:对于 SE 测量,DR为参考电平与本底声以上可辨别信号最小值的差值
注2:可辨别信号最小值定义为幅值大于试验系统本底噪声至少3dB
4、准备工作
测量前,相关方应制定试验计划。试验计划应包括测量频点、测量部位、判定准则(即SE限值)和使用的设备清单。清单中的设备应当进行过校准。
对于用于全电波暗室(FAR)或半电波暗室(SAC)的屏蔽室,其SE的测量应在吸波材料安装前进行;如不能,则对FAR或SAC进行SE测量,其测量位置需在试验计划中予以规定。
正式测量之前,需要先测量参考电平和动态范围(DR)。
5、低频频段测量(9kHz~20MHZ)
在低频频段,使用静电屏蔽环天线评价屏蔽室对附近磁场源(即本地源)的SE。当频率向低端扩展到50Hz时,环天线法同样适用。在较低频率,可能需要使用不同的设备以获得足够的DR。例如,可以增加接收环天线和/或发射环天线的匝数。
对单扇门,应在图2a)和图2b)所示的14个位置上进行环天线测量。环面应垂直于门缝。对于水平门缝,要求环天线位于拐角和门缝的中间;对垂直门缝,要求环天线位于拐角、离门顶部和门底部的1/3处。垂直接缝的上端和下端应按图2b)进行测量。对多扇门,上述的测量位置分别应用于每扇门,见图2b)和图2c)。
在低频频段(50Hz~20MHz),SE可用磁场表达,见公式(1)
SEH = 20lg(H1/H2) …………………… (1)
式中:
SEH -- 磁场屏蔽效能,单位为分贝(dB);
H1 -- 无屏蔽室时的磁场强度(参考读数),单位为微安每米(μA/m);
H2 -- 屏蔽室内的磁场强度,单位为微安每米(μA/m)。
如果与磁场强度H1、H2成正比的检测仪器指示值是电压读数V1、V2,则公式(1)也可更方便地表示为公式(2):
SEH = 20lg(V1/V2) …………………… (2)
式中:
SEH -- 磁场屏蔽效能,单位为分贝(dB);
V1 -- 无屏蔽室时的电压读数(参考读数),单位为微伏(μV);
V2 -- 屏蔽室内的电压读数,单位为微伏(μV)。
6、谐振频段测量(20MHz~300MHz)
本方法直接测量电磁发射源(即本地源)对屏蔽室所有可以接近表面的影响。入射场可能不是平面波,尤其在该频率范围的低端。屏蔽室的几何形状和物理尺寸对测量结果可能有明显的影响。大多数屏蔽室的最低谐振频率都在该频段(20MHz~300MHz)内,所以在测量时要尽量避开这些频率点。
谐振频段(20MHz~300MHz)的屏蔽效能
在谐振频段,可以用电场强度或功率的形式表示SE,见公式(3)和公式(4)
SEH = 20lg(E1/E2) …………………… (3)
SEH -- 电场屏蔽效能,单位为分贝(dB);
E1 -- 无屏蔽室时的电场强度,单位为微伏每米(μV/m);
E2 -- 屏蔽室内的电场强度,单位为微伏每米(μV/m)。
或者表示为:
SEH = 10lg(P1/P2) …………………… (4)
SEH -- 电场屏蔽效能,单位为分贝(dB);
P1 -- 无屏蔽室时的功率,单位为毫瓦(mW);
P2 -- 屏蔽室内的功率,单位为毫瓦(mW)。
高频频段(300MHz~100GHZ)的屏蔽效能
在高频频段(300MHz~100GHz),SE可以直接用公式(2)公式(3)公式(4)计算。
7、结束语
电磁屏蔽室的屏蔽效能是衡量屏蔽室性能好坏的重要依据。屏蔽体上总会有门、盖、仪表、开关等各种孔缝,以及各种连线穿透,这些都不同程度地破坏了屏蔽的完整性。