PCB设计中阻抗线路信号屏蔽注意事项
发布日期:2019-06-21
给的大家引见一下屏蔽
屏蔽就是对两个空间区域之间停止金属的隔离,以控制电场、磁场和电磁波由一个区域对另一个区域的感应和辐射。详细讲,就是用屏蔽体将元部
件、电路、组合件、电缆或整个系统的干扰源包围起来,避免干扰电磁场向外扩散;用屏蔽体将接纳电路、设备或系统包围起来,避免它们遭到外
界电磁场的影响。由于屏蔽体对来自导线、电缆、元部件、电路或系统等外部的干扰电磁波和内部电磁波均起着吸收能量(涡流损耗)、反射能量
(电磁波在屏蔽体上的界面反射)和抵消能量(电磁感应在屏蔽层上产生反向电磁场,可抵消局部干扰电磁波)的作用,所以屏蔽体具有削弱干扰
的功用。
(1)当干扰电磁场的频率较高时,应用低电阻率的金属资料中产生的涡流,构成对外来电磁波的抵消作用,从而到达屏蔽的效果。
(2)当干扰电磁波的频率较低时,要采用高导磁率的资料,从而使磁力线限制在屏蔽体内部,避免扩散到屏蔽的空间去。
(3)在某些场所下,假如请求对高频和低频电磁场都具有良好的屏蔽效果时,常常采用不同的金属资料组成多层屏蔽体。
许多人不理解电磁屏蔽的原理,以为只需用金属做一个箱子,然后将箱子接地,就可以起到电磁屏蔽的作用。在这种概念指导下结果是失败。因
为,电磁屏蔽与屏蔽体接地与否并没有关系。真正影响屏蔽体屏蔽效能的只要两个要素:一个是整个屏蔽体外表必需是导电连续的,另一个是不能
有直接穿透屏蔽体的导体。屏蔽体上有很多导电不连续点,最主要的一类是屏蔽体不同局部分离处构成的不导电缝隙。这些不导电的缝隙就产生了
电磁走漏,好像流领会沉着器上的缝隙上走漏一样。处理这种走漏的一个办法是在缝隙处填充导电弹性资料,消弭不导电点。这就像在流体容器的
缝隙处填充橡胶的道理一样。这种弹性导电填充资料就是电磁密封衬垫。
在许多文献中将电磁屏蔽体比喻成液体密封容器,似乎只要当用导电弹性资料将缝隙密封到滴水不漏的水平才干够避免电磁波走漏。实践上这是不
确切的。由于缝隙或孔洞能否会走漏电磁波,取决于缝隙或孔洞相关于电磁波波长的尺寸。当波久远大于启齿尺寸时,并不会产生明显的走漏。因
此,当干扰的频率较高时,这时波长较短,就需求运用电磁密封衬垫。详细说,当干扰的频率超越10MHz时,就要思索运用电磁密封衬垫。
但凡有弹性且导电良好的资料都能够用做电磁密封衬垫。依照这个原理制造的电磁密封衬垫有:
导电橡胶:在硅橡胶内填充占总重量70~ 80%比例的金属颗粒,如银粉、铜粉、铝粉、镀银铜粉、镀银铝粉、镀银玻璃球等。这种资料保存一部
分硅橡胶良好弹性的特性,同时具有较好的导电性。
金属编织网:用铍铜丝、蒙乃尔丝或不锈钢丝编织成管状长条,外形很像屏蔽电缆的屏蔽层。但它的编织办法与电缆屏蔽层不同,电缆屏蔽层是用
多根线编成的,而这种屏蔽衬垫是由一根线织成的。打个形象的比喻,就像毛衣的袖子一样。为了加强金属网的弹性,有时在网管内参加橡胶芯。
指形簧片:铍铜制成的簧片,具有很好的弹性和导电性。导电性和弹性。
多重导电橡胶:由两层橡胶构成,内层是普通硅橡胶,外层是导电橡胶。这种资料克制了传统导电橡胶弹性差的缺陷,使橡胶的弹性得以充沛体
现。它的原理有些像带橡胶芯的金属丝网条。
选择运用什么品种电磁密封衬垫时要思索四个要素:屏蔽效能请求、有无环境密封请求、装置构造请求、本钱请求。不同衬垫资料的特性比拟,如
表所示。
 
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屏蔽按机理可分为电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁场屏蔽。
由论坛会员zxfeng发布
1 电场屏蔽
【屏蔽机理】:将电场感应看成散布电容间的耦合。
【设计要点】:
a、屏蔽板以靠近受维护物为好,而且屏蔽板的接地必需良好!!!
b、屏蔽板的外形对屏蔽效能的上下有明显影响。全封锁的金属盒最好,但工程中很难做到!
c、屏蔽板的资料以良导体为好,但对厚度无请求,只需有足够的强度就可了。
2 磁场屏蔽
磁场屏蔽通常是指对直流或低频磁场的屏蔽,其效果比电场屏蔽和电磁场屏蔽要差的多。
【 屏蔽机理】:主要是依托高导磁资料所具有的低磁阻,对磁通起着分路的作用,使得屏蔽体内部的磁场大为削弱。
【设计要点】:
a、选用高导磁资料,如坡莫合金;
b、增加屏蔽体的厚度;
以上均是为了减小屏蔽体的磁阻;
c、被屏蔽的物体不要布置在紧靠屏蔽体的位置上,以尽量减小经过被屏蔽物
体体内的磁通;
d、留意屏蔽体的构造设计,凡接缝、通风空等均可能增加屏蔽体的磁阻,从
而降低屏蔽效果。
e、关于强磁场的屏蔽可采用双层磁屏蔽体的构造。
对要屏蔽外部强磁场的,则屏蔽体的外层选用不易饱和的资料,如硅钢;而内
部可选用容易到达饱和的高导磁资料,如坡莫合金等。
反之,假如要屏蔽内部强磁场时,则资料的排列次序要到过来。
在装置内外两层屏蔽体时,要留意彼此间的绝缘。当没有接地请求时,可用绝
缘资料做支撑件。若需接地时,可选用非铁磁资料(如铜、铝)做支撑件。
3 电磁场屏蔽
电磁场屏蔽是应用屏蔽体阻止电磁场在空间传播的一种措施。
【电磁场屏蔽的机理】:
a、当电磁波抵达屏蔽体外表时,由于空气与金属的接壤面上阻抗的不连续,对入射波产生的反射。这种反射不请求屏蔽资料必需有一定的厚度,
只需求接壤面上的不连续;
b、未被外表反射掉而进入屏蔽体的能量,在体内向前传播的过程中,被屏蔽资料所衰减。也就是所谓的吸收;
c、在屏蔽体内尚未衰减掉的剩余能量,传到资料的另一外表时,遇到金属-空气阻抗不连续的接壤面,会构成再次反射,并重新返回屏蔽体内。
这种反射在两个金属的接壤面上可能有屡次的反射。
总之,电磁屏蔽体对电磁的衰减主要是基于电磁波的反射和电磁波的吸收。
【吸收损耗】不同的资料、不同的资料厚度关于电磁波的吸收效果不一样.可依据资料吸收损耗的列线图得出。
【反射损耗】分为三类:低阻抗磁场、高阻抗电场、平面波场。
其中低阻抗磁场和高阻抗电场的反射损耗列线图计算办法相同,与金属资料、频率及辐射源到屏蔽体的间隔有关。
关于平面波,波阻抗为一常数,而与辐射源到屏蔽体的间隔无关,在列线图中只需衔接金属资料和感兴味的频率就可求出此时的反射损耗值。
4 实践的电磁屏蔽体 
【构造资料】
a、适用于底板和机壳的资料大多数是良导体,如铜、铝等,能够屏蔽电场,主要的屏蔽机理是反射信号而不是吸收。
b、对磁场的屏蔽需求铁磁资料,如高导磁率合金和铁。主要的屏蔽机理是吸收而不是反射。
c、在强电磁环境中,请求资料能屏蔽电场和磁场两种成分,因而需求构造上完好的铁磁资料。屏蔽效率直承受资料的厚度以及搭接和接中央法好
坏的影响。
d、关于塑料壳体,是在其内壁喷涂屏蔽层,或在汽塑时掺入金属纤维。
必需尽量减少构造的电气不连续性,以便控制经底板和机壳进出的走漏辐射。进步缝隙屏蔽效能的构造措施包括增加缝隙深度,减少缝隙长度,在
分离面上参加导电衬垫,在接缝处涂上导电涂料,缩短螺钉间间隔等。
【搭接】
a、在底板和机壳的每一条缝和不连续处要尽可能好的搭接。最坏的电搭接对壳体的的屏蔽效能起决议性作用。
b、保证接缝处金属对金属的接触,以防电磁能的走漏和辐射。
c、在可能的状况下,接缝应焊接。在条件受限制的状况下,可用点焊、晓间距的铆接和用螺钉来固定。
d、在不加导电衬垫时,螺钉间距普通应小于最高工作频率的1%,至少不大于1/20波长。
e、用螺钉或铆接停止搭接时,应首先在缝的中部搭接好,然后逐步向两端延伸,以防金属外表的弯曲。
f、保证紧固办法有足够的压力,以便在有变形应力、冲击、震动时坚持外表接触。
g、在接缝不平整的中央,或在可挪动的面板等处,必需运用导电衬垫或指形弹簧资料。
h、选择高导电率的和弹性好的衬垫。选择衬垫时要思索分离处所运用的频率。
i、选择硬韧性资料做成的衬垫,以便划破金属上的任何外表。
j、保证同衬垫资料配合的金属外表没有任何非导电维护层。
k、当需求活动接触时,运用指形压簧,并要留意坚持弹性指簧的压力。
l、导电橡胶衬垫用在铝金属外表时,要留意电化腐蚀作用。纯银填料的橡胶或monel线性衬垫将呈现最严重的电化腐蚀。银镀铝填料的导电橡胶是
盐雾环境下用于铝金属配合外表的最好衬垫资料。
 
以下是按优先等级排列的各种衬垫。
1 金属网射频衬垫 容易变形,压力为1.4kg/cm时,衰减为54db。 
材料标明,频率较低时衰减最大。 
用于永世密封较好,不适合用于开与关的面板。 
2 铜镀合金 有很高的导电性和很好的抗腐蚀性。
弹性好,最合适用于和活动面板配合。
可制成指条形、螺旋和锯齿面。衰减为100db。
3 导电橡胶 适用于只需名义上衔接和少量螺钉的中央。
完成水汽密封和电气密封经1500℃、48小时老化
后,体电阻率为10~20mω/cm(max)。变形度
限制值为25%。材料标明,频率较高时衰减为
最大。
4 导电蒙布 在泡沫塑料上蒙一块镀银编织物,构成一个软
衬垫,占去大局部疏松空间,主要为民用,适用于 
泡沫衬垫 机柜和门板。
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【穿透和启齿】
a、要留意由于电缆穿过机壳使整体屏蔽效能降低的水平。典型的未滤波的导线穿过屏蔽体时,屏蔽效能降低30db以上。
b、电源线进入机壳时,全部应经过滤波器盒。滤波器的输入端最好能穿出到屏蔽机壳外;若滤波器构造不宜穿出机壳,则应在电源线进入机壳出
专为滤波器设置一隔舱。
c、信号线、控制线进入/穿出机壳时,要经过恰当的滤波器。具有滤波插针的多芯衔接器适于这种场所运用。
d、穿过屏蔽体的金属控制轴,应该用金属触片、接地螺母或射频衬垫接地。也可不用接地的金属轴,而用其它轴贯穿波导截止频率比工作频率高
的园管来做控制轴。
e、必需留意在截止波导孔内贯穿金属轴或导线时会严重降低屏蔽效能。
f、当请求运用对地绝缘的金属控制轴时,可用短的隐性控制轴,不调理时,用螺帽或金属衬垫弹性装置帽盖住。
g、为保险丝、插孔等加金属帽。
h、用导电衬垫和垫圈、螺母等完成钮子开关防走漏装置。
i、在屏蔽、通风和强度请求高而质量不苛刻时,用蜂窝板屏蔽通风口,最好用焊接方式坚持线衔接,避免走漏。
j、尽可能在指示器、显现器后面加屏蔽,并对一切引线用穿心电容滤波。
k、在不能从后面屏蔽指示器/显现器和对引线滤波时,要用与机壳连续衔接的金属网或导电玻璃屏蔽指示器/显现器的前面。对夹金属丝的屏蔽玻
璃,在坚持合理透光度条件下,对30~1000m的屏蔽效能可达50~110db。在透明塑料或玻璃上镀透明导电膜,其屏蔽效果普通不大于20db。但后者
可消弭察看窗上的静电积聚,在仪器上常用。
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