EMC电磁屏蔽技术：影响屏蔽体屏蔽效能的4个关键因素

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导读：在电磁兼容领域，屏蔽体是抑制电磁干扰的重要手段，其屏蔽效能直接决定了对电磁信号的阻隔能力。屏蔽效能指的是屏蔽体对电磁波的衰减程度，数值越高，屏蔽效果越好。而屏蔽体的屏蔽效能并非固定不变，它受到多种因素的综合影响，深入理解这些关键因素，对优化屏蔽设计、提升电磁防护能力具有重要意义。

一、材料特性是屏蔽效能的基础保障

屏蔽体的材料选择是影响其屏蔽效能的首要因素，不同材料对电磁波的阻隔能力存在显著差异。

导电性能是材料的核心指标之一。通常来说，导电性能越好的材料，如铜、铝、银等金属，对电磁波的反射损耗越大。这是因为当电磁波遇到高导电材料时，会在材料表面产生强烈的反射，大部分电磁能量被反弹回去，从而减少了电磁波的穿透量。例如，铜具有优异的导电性能，常被用作高精度屏蔽体的材料，能有效阻挡高频电磁波的入侵。

图片来自笔者编著《电磁兼容EMC技术之产品研发及认证》

材料的磁导率也不容忽视，尤其是对于低频磁场的屏蔽。铁、镍等铁磁性材料具有较高的磁导率，它们能够引导低频磁场穿过材料内部，通过磁滞损耗和涡流损耗将电磁能量转化为热能消耗掉，从而起到屏蔽低频磁场的作用。在一些需要屏蔽低频电磁干扰的场景，如电力设备附近，采用高磁导率材料制作的屏蔽体效果更为显著。

此外，材料的厚度也会影响屏蔽效能。在一定范围内，增加材料厚度可以提高屏蔽效果。这是因为较厚的材料能为电磁波的反射和吸收提供更多的机会，进一步衰减电磁能量。但当材料厚度超过一定值后，屏蔽效能的提升会逐渐趋于平缓，此时再增加厚度对屏蔽效果的改善有限，还会增加屏蔽体的重量和成本。

二、结构设计决定屏蔽效能的关键环节

屏蔽体的结构设计是否合理，直接关系到其屏蔽效能的发挥。

屏蔽体的密封性是结构设计中的重要考量因素。任何缝隙、孔洞都会成为电磁波泄漏或侵入的通道，严重影响屏蔽效果。电磁波的波长越短（频率越高），对缝隙的敏感性越强。即使是微小的缝隙，对于高频电磁波来说也可能成为一个有效的辐射天线。因此，在设计屏蔽体时，应尽量减少缝隙和孔洞的数量与尺寸。对于必须存在的孔洞，如通风孔、电缆接口等，需要采取相应的密封措施，如安装屏蔽网、密封圈等，以降低电磁波的泄漏。

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屏蔽体的形状也会对屏蔽效能产生影响。规则的几何形状，如长方体、圆柱体等，有利于电磁波在屏蔽体内的反射和吸收，屏蔽效果相对较好。而不规则的形状可能会导致电磁波在屏蔽体内产生多次反射和散射，形成驻波，从而降低屏蔽效能。此外，屏蔽体的拐角处如果处理不当，容易产生电场和磁场的集中，导致局部屏蔽效能下降，因此需要对拐角进行圆滑处理。

屏蔽体的搭接方式同样重要。当屏蔽体由多个部件拼接而成时，部件之间的搭接质量直接影响整体屏蔽效能。如果搭接处接触不良，会形成较大的接触电阻，导致电磁波在搭接处产生泄漏。为了保证良好的搭接，通常需要采用导电胶、弹簧片等连接方式，确保搭接处的导电连续性，减少电磁泄漏。

三、电磁波频率影响屏蔽机制的重要参数

电磁波的频率不同，其与屏蔽体的相互作用机制也不同，从而导致屏蔽效能存在差异。

对于低频电磁波，其穿透能力较强，屏蔽主要依靠材料的吸收作用。此时，高磁导率材料的屏蔽效果更为突出，因为它们能通过磁滞损耗和涡流损耗有效吸收低频电磁能量。而对于高频电磁波，屏蔽则主要依靠材料表面的反射作用，高导电材料能发挥更好的屏蔽效果，将大部分高频电磁能量反射回去。

当电磁波的频率处于中间范围时，反射和吸收两种机制共同起作用，屏蔽效能是两者的综合结果。因此，在设计屏蔽体时，需要根据实际应用中电磁波的频率范围，选择合适的材料和结构，以达到最佳的屏蔽效果。

四、外部环境：不可忽视的干扰因素

屏蔽体所处的外部环境也会对其屏蔽效能产生一定的影响。

环境中的湿度会影响屏蔽体材料的性能。高湿度环境可能导致金属材料发生腐蚀，降低材料的导电性能和磁导率，从而削弱屏蔽效能。因此，在潮湿环境中使用的屏蔽体，需要采取防腐措施，如电镀、涂覆防腐涂层等，以保护材料性能。

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温度也是一个重要的环境因素。温度过高或过低都会影响材料的物理性能，进而影响屏蔽效能。例如，在高温环境下，材料的导电性能可能会下降，磁导率也会发生变化，导致屏蔽效果降低。因此，对于在极端温度环境中使用的屏蔽体，需要选择耐高温或耐低温的材料，并进行相应的温度适应性设计。

此外，环境中的电磁干扰强度也会对屏蔽体的表现产生影响。当外部电磁干扰强度过大时，即使屏蔽体具有较高的屏蔽效能，也可能有部分电磁能量穿透屏蔽体，对内部设备造成干扰。因此，在强电磁干扰环境中，需要结合其他电磁兼容措施，如滤波、接地等，与屏蔽体配合使用，以提高整体的电磁防护能力。

综上所述，影响屏蔽体屏蔽效能的关键因素包括材料特性、结构设计、电磁波频率和外部环境等。在实际应用中，需要综合考虑这些因素，根据具体的使用场景和需求，优化屏蔽体的设计与选材，以获得理想的屏蔽效果，保障电子设备和系统的正常运行。

五、我的电磁屏蔽技术公开课

为了让大家更深入地了解电磁屏蔽技术，7月31日20时（周四）我将在仿真秀直播做一期电磁屏蔽技术线上公开课。在直播中，我将从基础理论出发，详细讲解电磁屏蔽在电磁兼容中的核心作用，包括电场屏蔽、磁场屏蔽和平面波屏蔽的原理与方法。同时，还会深入探讨机箱、机柜等设备做好电磁屏蔽的关键要点，比如如何选择合适的屏蔽材料、优化屏蔽结构以减少缝隙泄漏等。

此外，直播中还将分享设计过程中容易被忽视但又至关重要的细节，如线缆的屏蔽处理、接地设计对电磁屏蔽效能的影响等。

1、个人介绍

杨继深仿真秀优秀讲师

1988年起从事电磁兼容工程相关的研究与实践。在电子设备的电磁兼容设计、整改方面经验丰富，并熟悉工业控制系统的电磁干扰控制，解决过数十个大型项目的电磁兼容难题。他不仅理论知识和实践经验丰富，而且能够深入浅出地讲解相关的知识，他所主持的培训深受工程师们的欢迎，所使用的课件在网上广泛流传。他编著的《电磁兼容技术之产品研发与认证》与《现代工业中的电能质量与电磁干扰控制》是深受工程师欢迎的参考资料。

2、我的讲义节选