無(wú)線電設(shè)備的電磁屏蔽簡(jiǎn)介
　　電磁屏蔽（electromagnetic shield ）是指利用導(dǎo)電材料或鐵磁材料制成的部件對(duì)大容量汽輪發(fā)電機(jī)定子鐵心端部進(jìn)行屏蔽，以降低由定子繞組端部漏磁在結(jié)構(gòu)件中引起的附加損耗與局部發(fā)熱的措施。在通信方面屏蔽就是對(duì)兩個(gè)空間區(qū)域之間進(jìn)行金屬的隔離，以控制電場(chǎng)、磁場(chǎng)和電磁波由一個(gè)區(qū)域?qū)α硪粋€(gè)區(qū)域的感應(yīng)和輻射。具體講，就是用屏蔽體將元部件、電路、組合件、電纜或整個(gè)系統(tǒng)的干擾源包圍起來(lái)，防止干擾電磁場(chǎng)向外擴(kuò)散；用屏蔽體將接收電路、設(shè)備或系統(tǒng)包圍起來(lái)，防止它們受到外界電磁場(chǎng)的影響。
　　我們?cè)谘杏憻o(wú)線電設(shè)備接收和發(fā)射的工作中，常常要用到屏蔽的概念，在將交流電變換為直流電的過(guò)程中也會(huì)經(jīng)常碰到到屏蔽的問(wèn)題，工業(yè)上用高頻交流電加工零件和醫(yī)學(xué)上用高頻電流醫(yī)治病人時(shí)也會(huì)涉及到屏蔽。有些書(shū)籍上介紹的屏蔽問(wèn)題太籠統(tǒng)，遇到一些具體問(wèn)題都繞開(kāi)了，咱們還是從實(shí)用的角度來(lái)探討一下。從廣義上講，所謂屏蔽就是：用技術(shù)手段將電磁能量限制在規(guī)定的空間范圍內(nèi)，這種限制就是用一切可能的方法來(lái)阻止電磁能量的向內(nèi)部或向外部傳播。
　　其實(shí)，在無(wú)線電技術(shù)中，屏蔽不屬于電路設(shè)計(jì)，而是屬于機(jī)器設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在專門(mén)生產(chǎn)無(wú)線電設(shè)備的大型企業(yè)里，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一個(gè)專門(mén)的部門(mén)，電路設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)等都服從于設(shè)備的總體設(shè)計(jì)，為設(shè)備的總體設(shè)計(jì)服務(wù)。盡管現(xiàn)在還不能用工程計(jì)算來(lái)直接決定一個(gè)無(wú)線電電路是否需要某種程度的屏蔽，以及確定某種屏蔽的類型是否足夠（通常都是用實(shí)驗(yàn)的方式來(lái) 確定），但是了解屏蔽的物理作用并對(duì)它有一定性的認(rèn)識(shí)，這對(duì)我們確定無(wú)線電設(shè)備性能的優(yōu)劣、改進(jìn)我們手頭無(wú)線電設(shè)備的性能、尤其是設(shè)計(jì)制造新型的無(wú)線接收機(jī)時(shí)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)都是有幫助的，這一點(diǎn)對(duì)我們的網(wǎng)友——直流電大俠也許會(huì)有參考價(jià)值。
　　電磁屏蔽包括電場(chǎng)屏蔽和磁場(chǎng)屏蔽
　　一、 電場(chǎng)屏蔽
　　請(qǐng)看下圖

　　若A點(diǎn)是無(wú)線電設(shè)備中某一工作在射頻狀態(tài)的點(diǎn)，B點(diǎn)是同一設(shè)備中需要屏蔽的點(diǎn)，Do點(diǎn)是該設(shè)備的零電位點(diǎn)，C1是A點(diǎn)對(duì)B
　　點(diǎn)的雜散寄生電容，C2是B點(diǎn)對(duì)Do點(diǎn)的雜散寄生電容，在A點(diǎn)電位Ua的作用下，B點(diǎn)產(chǎn)生的電位為 Ub Ub=Ua（C1/（C1+C2）),從公式中可以看出：減小C1或增大C2 都能使Ub的電位減少。這就是設(shè)計(jì)電場(chǎng)屏蔽的理論基礎(chǔ)。（上面的分析應(yīng)該是用容抗的概念，為了便于說(shuō)明問(wèn)題，這里就 直接用C1、C2代替了。）
　　在設(shè)計(jì)無(wú)線電設(shè)備時(shí)，我們可以增大A、B兩點(diǎn)之間的距離來(lái)減小C1，或是減少A、B兩點(diǎn)的元器件表面積來(lái)減少C1，但這兩種措施都有一定的局限性，所以，我們可以采取下面的方法。
　　請(qǐng)看下如圖

　　為了減小C1，我們?cè)贏與B之間加入一塊金屬平板J，這時(shí)，電容C1被分為兩個(gè)串聯(lián)的電容C3和C4，C5為金屬板與參考點(diǎn)
　　Uo之間的電容，C'為A，B之間加入金屬板之后的寄生電容，其值非常小，可以忽略不計(jì)。此時(shí)經(jīng)過(guò)Y/△變換后，求得Bb電壓
　　為：Ub=Ua(C3*C4)/((C3+C5)(C4+C2))
　　從上式可知：當(dāng)加入金屬板后，Ub電位可高于或可低于加入金屬板前的電位，分析如下：當(dāng)C3比C5大得多的時(shí)候，金屬板電位大約等于Ua電位，而C4總比原來(lái)的C1大，這時(shí)的Ub反而比加入金屬板前的電位高，這時(shí)加入的屏蔽體（金屬板）不是有利，反而是有害的。若增大C5，則Ub電壓會(huì)下降，當(dāng)C5無(wú)限增大，變成屏蔽體接地，從公式可以看出：Ub≈0，也就是說(shuō)，我們達(dá)到了屏蔽的目的。所以我們得到的結(jié)論是：
　　1、 為了屏蔽電場(chǎng)，屏蔽體必須妥善接地，可以是設(shè)備的機(jī)殼、底板或電路的零電位點(diǎn)。
　　2、 由于屏蔽體內(nèi)的電流不大，所以電場(chǎng)屏蔽的效果不決定于屏蔽體的材料厚度。
　　3、 在屏蔽體上為了散熱或調(diào)節(jié)元器件而加工的狹槽和小孔，只要其幾何尺寸比設(shè)備工作的波長(zhǎng)和屏蔽體本身的幾何尺寸小得多，就不會(huì)影響電場(chǎng)屏蔽的效果。
　　4、 改變?cè)O(shè)備的工作頻率不影響屏蔽體對(duì)電場(chǎng)屏蔽的效果，
　　5、 為了更好地屏蔽電場(chǎng)，將要屏蔽的電路、元器件、
　　設(shè)備用屏蔽材料包圍或封起來(lái)。
　　二、磁場(chǎng)屏蔽
　　物理學(xué)中的焦?fàn)枴愦味筛嬖V我們：在有電流流過(guò)的任合電路的周圍空間都會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，如果這個(gè)電流是交變的，那么產(chǎn)生的這個(gè)磁場(chǎng)也是交變的。當(dāng)這個(gè)交變的磁場(chǎng)通過(guò)某一個(gè)閉合的回路時(shí)，在閉合的回路中就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)交變的電流，這就是磁場(chǎng)耦合。所謂磁場(chǎng)屏蔽，就是把這種磁場(chǎng)耦合截?cái)?，或是把這種磁場(chǎng)耦合降低到最小的程度。
　　工程上解決磁場(chǎng)屏蔽的方法有兩種，就是“山海經(jīng)”里面“大禹治水”的方法，一是“堵”，二是“疏”。所謂“堵”，就是用磁阻損耗大的導(dǎo)磁材料把磁場(chǎng)能量消耗掉，所謂“疏”，就是用磁阻特別小，而且導(dǎo)磁率特別高的導(dǎo)磁材料把磁場(chǎng)旁路掉。
　　1、利用渦流和磁滯的方法（“堵”的方法）
　　利用導(dǎo)磁材料的渦流損耗和導(dǎo)磁材料的磁滯損耗特性來(lái)達(dá)到磁場(chǎng)屏蔽。
　　見(jiàn)下圖所示

　　電路A由于交變電流引起磁場(chǎng)變化對(duì)電路B有磁場(chǎng)耦合作用，為減少這種耦合作用，我們?cè)贏與B之間放置金屬板J，見(jiàn)下圖。

　　在電路A交變電流產(chǎn)生磁場(chǎng)的作用下，金屬板J內(nèi)部將感應(yīng)出交變電流，我們把這個(gè)交變電流稱為渦流，渦流產(chǎn)生的磁場(chǎng)與電路A產(chǎn)生的磁場(chǎng)正好相反，從而減小了電路A對(duì)屏蔽體J后面的電路B的磁場(chǎng)耦合，這樣就達(dá)到了利用渦流來(lái)進(jìn)行磁場(chǎng)屏蔽的目的。
　　從上面的物理分析可知：
　　1、 渦流越大，產(chǎn)生的反向磁場(chǎng)也越大，屏蔽的作用也越好。
　　2、 渦流的大小由屏蔽體的電阻率和厚度有關(guān)。
　　3、 金屬板J中的微小磁極分子在交變磁場(chǎng)的反復(fù)作用下會(huì)產(chǎn)生磁滯損耗，也會(huì)消耗電路A產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)的磁場(chǎng)能量，使磁場(chǎng)
　　屏蔽的效果進(jìn)一步提高。
　　4、 磁滯損耗大的屏蔽材料，其屏蔽效果好，鐵磁材料好于銅、鋁材料。
　　另外，由于高頻電流在導(dǎo)線中傳播時(shí)會(huì)產(chǎn)生趨膚效應(yīng)，同樣，高頻渦流在屏蔽體中也產(chǎn)生趨膚效應(yīng)，此時(shí)的趨膚效應(yīng)我們把它叫做“渦流透入深度”。如果屏蔽體的厚度小于渦流的透入深度，會(huì)減小屏蔽體中的渦流，使的屏蔽效果變差。工程上常常采用下面兩個(gè)表示透入深度的參數(shù)。X0.1表示屏蔽體中電流密度和磁場(chǎng)強(qiáng)度減小到表面處1/10的數(shù)值，X0.01 表示屏蔽體中電流密度和磁場(chǎng)強(qiáng)度減小到表面處1/100的值
　　其表達(dá)式如下:

　　以金屬銅為例，當(dāng)頻率為525KHz時(shí)（中波頻率的下限），通過(guò)計(jì)算我們得知：X0.1≈0.2mm（毫米），X0.01≈0.4mm（毫米）鐵（低碳鋼）：X0.1≈0.7mm，X0.01≈1.5mm從上述計(jì)算可知：對(duì)于中波以上的高頻信號(hào)，任何金屬材料制成0.5～1.5mm厚的屏蔽物，其屏蔽效果都是十分好的。當(dāng)我們要屏蔽的對(duì)象是電源變壓器時(shí)，工作頻率是50Hz，此時(shí)的銅材料：X0.1≈22mm , X0.01≈44mm　鐵材料：X0.1≈32mm , X0.01≈65mm
　　從上面可以看出，這么厚的屏蔽材料是不可能用在機(jī)器上的，實(shí)際上也是行不通的，所以，這時(shí)必須采用下面的方法。
　　二、利用高導(dǎo)磁率材料的屏蔽（“疏”的方法）
　　利用高導(dǎo)磁材料μ特別大和磁阻遠(yuǎn)比空氣小的特點(diǎn)，使磁力線的絕大部分都通過(guò)屏蔽體，形成磁回路的捷徑（旁路磁力線），達(dá)到屏蔽低頻磁場(chǎng)的目的。這樣的高導(dǎo)磁材料常見(jiàn)到的有：
　　1、 熱軋硅鋼片，導(dǎo)磁率可達(dá)6000～8000左右
　　2、 冷軋硅鋼片，晶粒有取向的導(dǎo)磁率可達(dá)12000～14000左右，晶粒無(wú)取向的導(dǎo)磁率可達(dá)16000～18000左右
　　3、 坡莫合金，導(dǎo)磁率可達(dá)12000～20000左右
　　硅鋼片的機(jī)械特性不好，加工成型特困難，坡莫合金的機(jī)械加工比較容易，就是成本太高。
　　從磁場(chǎng)屏蔽的物理作用來(lái)看，屏蔽體的接地與否，對(duì)磁場(chǎng)屏蔽的性能是沒(méi)有影響的，而電場(chǎng)屏蔽的屏蔽體必須要接地，為了使屏蔽體同時(shí)達(dá)到電場(chǎng)和磁場(chǎng)的屏蔽，屏蔽體還是要可靠接地。