屏蔽、接地与滤波,电磁兼容的技术关键在于有效地抑制电磁干扰,只有掌握电磁干扰的抑制技术,并在系统或设备的设计、生产、使用以及维修过程中合理地应用,才能实现电磁兼容。因此,干扰的抑制技术是电磁兼容领域的重要课题。抑制干扰的方法很多,屏蔽、接地和滤波是常用的方法。

电磁屏蔽,抑制以场的形式造成干扰的有效方法是电磁屏蔽,所谓电磁屏蔽就是以某种材料(导电的或导磁的材料)制成的屏蔽壳体(实体的或非实体的),将需要屏蔽的区域封闭起来,形成电磁隔离,即其内的电磁场不能越出这一区域,而外来的辐射电磁场不能进入这一区域(或者进出该区域的电磁能量将受到很大的衰减)。

电磁屏蔽的作用原理是利用屏蔽体对电磁能流的反射、吸收和引导作用。而这些作用是与屏蔽结构表面上和屏蔽体内感生的电荷、电流与极化现象密切相关。按屏蔽原理,可分为电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁场屏蔽,下面阐述各种屏蔽的工作原理。

电场屏蔽简称电屏蔽,实质是减少设备(或电路、组件、元件)间的电场感应,它包括静电屏蔽和交变电场(例如高阻抗电场源的近场)的屏蔽。

静电屏蔽根据电磁场理论可知,置于静电场中的导体在静电平衡的条件下,有下列性质:

导体内部任何一点的电场为零;

导体表面上任何一点的电场方向与该点的导体表面垂直;

整个导体是一个等位体;

导体内部没有静电荷存在,电荷只能分布在导体的表面上。

即使其内部存在空腔的导体,在静电场中也有上述性质。因此,如果把有空腔的导体引入电场,由于导体的内表面无净电荷,空腔空间中也无电场,所以该导体起了隔绝外电场的作用,使外电场对空腔空间并无影响。反之,如果把导体接地,即使空腔内有带电体产生电场,在腔体外面也无电场。这就是静电屏蔽的理论根据。例如,当屏蔽内空腔存在正电荷Q时,见图10-4(b)所示,屏蔽体内侧感应出等量的负电荷,外侧感应出等量的正电荷。从图10-4可以看出,仅用屏蔽体将静电场源包围起来,实际上起不到屏蔽作用。只有将屏蔽体接地时,如图10-4(c)所示,才能将静电场源所产生的电力线封闭在屏蔽体内部,屏蔽体才能真正起到屏蔽的作用。

当屏蔽体外有静电场的干扰时,由于导体为等位体,那么其屏蔽体内部空间不会出现电力线,即屏蔽体内部不存在电场,从而实现静电屏蔽。而屏蔽体之外有电力线,存在并终止在屏蔽体上,如图10-5所示。在电力线的端点有面电荷出现于屏蔽体的外表面,在屏蔽体的内侧出现等量反号的电荷,而屏蔽体内部没有电荷。当屏蔽体完全封闭时不管该屏蔽体.

是否接地,屏蔽体内部的外电场均为零。但实际上屏蔽体是不可能完全封闭的,若不接地,就会引起电力线侵入,造成直接或间接的静电耦合。为防止这种现象,此时屏蔽体仍需接地。

交变电场的屏蔽,对于交变电场的屏蔽原理,采用电路理论加以解释较为方便,因为干扰源与感受器之间的电场感应可用分布电容来进行描述。

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