關(guān)于結(jié)構(gòu)機柜電磁屏蔽方法分析

摘 要：為了有效的對電子設(shè)備和信息系統(tǒng)進行保護，確保信息安全，電磁屏蔽機柜得到了廣泛的應(yīng)用。就其屏蔽方法而言，這涉及到多個方面的內(nèi)容。文章采用較符合高功率結(jié)構(gòu)機柜需求的主動式整體性金屬屏蔽方法和被動式非整體性金屬網(wǎng)方法，借助數(shù)值方法的模擬，找出適合中短波段的屏蔽效率與相關(guān)設(shè)計參數(shù)關(guān)系。

關(guān)鍵詞：機構(gòu)機柜；電磁屏蔽；方法

1 整體性金屬板屏蔽效率模擬與分析

1.1 吸收損失

在高功率結(jié)構(gòu)機柜使用的短波段范圍之中，使用不同導(dǎo)電系數(shù)作屏蔽材料，其模擬出的吸收損失數(shù)值有很大的差異。使用導(dǎo)電系數(shù)較高的屏蔽材料，其吸收損失較大。同時，當(dāng)頻率越高時，吸收損失會越大。由于屏蔽效率大部分由吸收損失所貢獻，因此，頻率越高選擇導(dǎo)電系數(shù)越大的屏蔽體，其吸收損失越大，使得屏蔽的效果會更好。就不同導(dǎo)磁系數(shù)時的吸收損失而言，導(dǎo)磁系數(shù)越高，吸收損失越大。當(dāng)頻率越高時選擇導(dǎo)磁系數(shù)越大的屏蔽體時，在暫不考慮反射損失的情況下，屏蔽效果會更好。就不同屏蔽體厚度與吸收損失的相對關(guān)系而言，在相同的屏蔽材料基準(zhǔn)下，屏蔽體厚度越大其吸收損失也越大，特別是高頻部分的變化更為明顯。

1.2 反射損失

電磁波阻抗的大小通常可以用來判別電性感應(yīng)場或磁性感應(yīng)場的特性。當(dāng)電磁波阻抗為377Ω時，可看出反射損失大小的一個明顯轉(zhuǎn)折。當(dāng)阻抗遠(yuǎn)小于377Ω時，是屬于高電流低電壓的磁性感應(yīng)場，其屏蔽體的反射損失很小，也即電磁波可能大部分被屏蔽體吸附或穿透。當(dāng)阻抗遠(yuǎn)大于377Ω時，則屬于高電壓低電流的電性感應(yīng)場，經(jīng)由屏蔽體反射的量會較大。通過模擬實驗觀察，電磁波阻抗越大，反射損失越大；電磁波阻抗越小，反射損失越小。就不同導(dǎo)電系數(shù)時的反射損失而言，頻率越高，屏蔽體的反射損失越小。對屏蔽體而言，當(dāng)頻率較高時，電磁波可能被其所吸附或穿透，換言之，也符合頻率較高，對屏蔽體的穿透率越高的特性。若直接由實驗觀察，導(dǎo)電系數(shù)越高，屏蔽體的反射損失越大。當(dāng)頻率越高而導(dǎo)電系數(shù)越小時，其反射損失會較小，也即在暫不考慮吸收損失的情況下，屏蔽效果會較差。另一方面，中波波段的反射損失是大于短波波段的，也符合中波比短波有較好的電波反射效果的特性。就不同導(dǎo)磁系數(shù)時的反射損失而言，導(dǎo)磁系數(shù)越高，屏蔽體的反射損失越小。在頻率較低（也即中波波段）且導(dǎo)磁系數(shù)較小時，其反射損失反而較大，也即，暫不考慮吸收損失的情況下，其屏蔽效果會較好。

1.3 多重反射修正因數(shù)

就不同屏蔽體厚度時多重反射修正因數(shù)的變化情況而言，在使用相同屏蔽材質(zhì)的基礎(chǔ)下，當(dāng)屏蔽體厚度越小時，多重反射修正因數(shù)的修正值（負(fù)的值）會越大。在高頻波段，若采用厚度較大的屏蔽板，其多重反射修正因數(shù)是可以忽略的，也即在短波段作屏蔽效率計算時，可以不用考慮多重反射修正因數(shù)項。就使用0.05mm的銅作為屏蔽材料的情況下，以頻率和導(dǎo)電系數(shù)作為變量時，多重反射修正因數(shù)變化狀況。采用導(dǎo)電系數(shù)較低的屏蔽體，比采用導(dǎo)電系數(shù)較高的屏蔽體，更需要去修正屏蔽效率的值，特別是在較為低頻的波段，但仍須視屏蔽體厚度來決定。就使用0.05mm的銅作為屏蔽材料的情況下，為不同導(dǎo)磁系數(shù)時多重反射修正因數(shù)變化狀況。其與導(dǎo)電系數(shù)情況相同，采用導(dǎo)磁系數(shù)較低的屏蔽體，比采用導(dǎo)磁系數(shù)較高的屏蔽體，更需要去修正屏蔽效率的值，特別是在較為低頻的波段，但同樣的須視屏蔽體厚度來決定。

1.4 總屏蔽效率

當(dāng)使用銅作為屏蔽材料時，以頻率及屏蔽體厚度作變量時的屏蔽效率變化狀況。當(dāng)屏蔽體厚度越大，整體屏蔽效果較好，尤其頻率越高變化越明顯。當(dāng)選用不同導(dǎo)電系數(shù)作為屏蔽材料時，頻率較高且導(dǎo)電系數(shù)較大時，屏蔽效果越好。就不同導(dǎo)磁系數(shù)，頻率較高且導(dǎo)磁系數(shù)較大，屏蔽效果越高。這一結(jié)果似乎與頻率較高且導(dǎo)磁系數(shù)較大時，其反射損失反而較小相互抵觸。其主要原因為：以整體的屏蔽效率而言，反射損失項是相對小于吸收損失項的數(shù)值，而呈現(xiàn)頻率較高且導(dǎo)磁系數(shù)較大，屏蔽效果越好的結(jié)果。就中短波廣播波段的屏蔽效率曲線而言，其總量是由吸收損失、反射損失和多重反射修正因數(shù)所加總的結(jié)果。

2 非整體性金屬網(wǎng)屏蔽效率模擬與分析

2.1 金屬網(wǎng)的吸收損失

在圓形開口直徑或方形垂直電場邊寬度固定下，若開口深度較深，則吸收損失較大，也即屏蔽效果較好。而圓形金屬網(wǎng)比方形金屬網(wǎng)有較好的吸收損失。就圓形金屬網(wǎng)不同開口深度和不同開口直徑與吸收損失的關(guān)系而言，若開口直徑較小且開口深度較深，則吸收損失較大。相對的，若開口直徑較大且開口深度較淺，則吸收損失甚小，屏蔽效果會不好。就方形金屬網(wǎng)不同開口深度、垂直電場邊寬度與吸收損失三者相互間的關(guān)系而言，若垂直電場邊寬度較小，且開口深度較深，則吸收損失較大。若垂直電場邊寬度較大，且開口深度較淺，則吸收損失會較小，屏蔽效果會不好。整體而言，圓形開口金屬網(wǎng)比方形開口金屬網(wǎng)有較好的反射損失，也即以反射損失項而言，圓形開口金屬網(wǎng)的屏蔽效果比方形開口金屬網(wǎng)稍好。

2.2 金屬網(wǎng)的反射損失

若圓形開口直徑或方形垂直電場邊寬度固定，其能產(chǎn)生源與屏蔽體間的距離（或屏蔽體厚度）較大，則反射損失較大。而圓形開口金屬網(wǎng)較方形開口金屬網(wǎng)有較好的反射損失。在入射波阻抗<377Ω（磁場）的情況下，圓形與方形開口金屬網(wǎng)在不同的開口直徑或不同的垂直電場邊寬度、以及不同的屏蔽體厚度時，與反射損失三者的關(guān)系。若圓形開口的直徑或方形開口的垂直電場邊寬度較小，且能產(chǎn)生源與屏蔽體間的距離（或屏蔽體厚度）較大時，其反射損失較大。當(dāng)圓形與方形開口金屬網(wǎng)在入射波阻抗=377Ω（平面波）時，就其直徑或垂直電場邊寬度與反射損失的關(guān)系而言，圓形開口金屬網(wǎng)的直徑或方形金屬網(wǎng)的垂直電場邊寬度較大，其反射損失較小，兩者成反比率的關(guān)系。圓形開口金屬網(wǎng)比方形開口金屬網(wǎng)有較好的反射損失，也即在非整體性金屬網(wǎng)屏蔽效率的反射損失項而言，圓形開口的屏蔽效果比方形開口金屬網(wǎng)稍好。就中波波段不同金屬網(wǎng)開口尺寸與反射損失的關(guān)系而言，當(dāng)頻率較低且開口尺寸較小時，其反射損失較大。因此，在金屬網(wǎng)屏蔽上，中波波段因反射損失較大，整體屏蔽效果優(yōu)于短波段。

3 結(jié)束語

經(jīng)過模擬分析結(jié)果：在主動式的整體性金屬屏蔽板方面，短波波段采取屏蔽措施，其效果優(yōu)于中波以下較為低頻部分。頻率越高、屏蔽體厚度越大，屏蔽效果會較好。在中波波段應(yīng)選擇導(dǎo)電系數(shù)較大且導(dǎo)磁系數(shù)較小者做為屏蔽材料，才會有較好的屏蔽效果。而在短波波段應(yīng)選擇導(dǎo)電系數(shù)和導(dǎo)磁系數(shù)較大者做為屏蔽材料，其屏蔽效率會較好。另一方面，短波的高頻波段采用較大厚度的屏蔽體時，其多重反射修正因數(shù)是可以忽略的；但中波波段且屏蔽體厚度較薄時則應(yīng)予以考慮。在被動式的整體性金屬屏蔽板方面，非整體性金屬屏蔽網(wǎng)的屏蔽效果，也與其開口數(shù)目、開口直徑（或?qū)挾龋┮约伴_口深度有直接的關(guān)系。而在實際的應(yīng)用上，屏蔽效能的好壞取決于屏蔽物的開口。若屏蔽物的開口很密，且深度比開口寬度或直徑小時，其屏蔽效果較好。依據(jù)模擬結(jié)果分析：在非整體性金屬網(wǎng)屏蔽方式上，圓形開口的屏蔽效率是優(yōu)于方形開口。中波波段因反射損失較大，非整體性屏蔽體的屏蔽效果是優(yōu)于短波波段的。

參考文獻

[1]劉雅蓮.電磁屏蔽技術(shù)在艦載電子設(shè)備中的應(yīng)用[J].聲學(xué)與電子工程，2000（2）.

[2]王連坡，茅文深.電磁屏蔽技術(shù)在結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用[J].艦船電子工程，2009（1）.