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EMC

Rechner für die Wirksamkeit der Abschirmung

Berechnen Sie die Wirksamkeit der elektromagnetischen Abschirmung von leitfähigen Gehäusen

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Formel

SE = A + R = 8.686×(t/δ) + 20×log₁₀(|1+η₀/η_s|/2)

Referenz: MIL-STD-285, Schulz et al.

SETotal shielding effectiveness (dB)
AAbsorption loss (dB)
RReflection loss (dB)
δSkin depth (m)
tShield thickness (m)
σConductivity (S/m)
μ_rRelative permeability

Wie es funktioniert

Die Abschirmeffektivität (SE) von Gehäusen mit elektromagnetischer Verträglichkeit (EMC) ist ein kritischer Parameter bei der Elektronikkonstruktion, der die Fähigkeit eines Gehäuses zur Dämpfung unerwünschter elektromagnetischer Strahlung quantifiziert. Die Abschirmleistung hängt von drei Hauptmechanismen ab: Absorptionsverlust, Reflexionsverlust und Mehrfachreflexionen. Absorptionsverlust tritt auf, wenn elektromagnetische Wellen durch die Leitfähigkeit und Dicke des Materials gedämpft werden und elektromagnetische Energie in Wärme umgewandelt wird. Reflexionsverluste treten an Materialgrenzflächen auf, an denen elektromagnetische Wellen umgelenkt oder gestreut werden. Die Gesamtwirksamkeit der Abschirmung kombiniert diese Mechanismen und liefert so ein umfassendes Maß für die elektromagnetische Isolationsfähigkeit eines Gehäuses. Zu den Faktoren, die SE beeinflussen, gehören die Leitfähigkeit des Materials (σ), die magnetische Permeabilität (µm), die Dicke (t) und die Betriebsfrequenz. Materialien mit hoher Leitfähigkeit wie Kupfer, Aluminium und Speziallegierungen bieten in der Regel eine hervorragende Abschirmleistung.

Bearbeitetes Beispiel

Stellen Sie sich ein 1 mm dickes Aluminiumgehäuse mit einer Frequenz von 1 GHz vor. Die Leitfähigkeit von Aluminium beträgt ungefähr 3,77 × 10^7 S/m. Berechnen Sie zunächst anhand der Berechnung der Abschirmwirkung den Absorptionsverlust: SE_Absorption = 20 log10 (ω × t × √ (fμσ)), wobei ω die Wellenimpedanz ist. Für Aluminium bei 1 GHz ergibt dies einen Absorptionsverlust von etwa 35 dB. Bei der Berechnung des Reflexionsverlusts werden die Material- und Wellenimpedanz berücksichtigt, was in der Regel eine zusätzliche Dämpfung von 20 bis 30 dB ergibt. Die Kombination dieser Mechanismen führt zu einer Gesamtabschirmung von etwa 55-65 dB, wodurch elektromagnetische Störungen erheblich reduziert und empfindliche elektronische Komponenten vor externer Strahlung geschützt werden.

Praktische Tipps

  • Wählen Sie Materialien mit hoher elektrischer Leitfähigkeit
  • Sorgen Sie für kontinuierliche, nahtlose Gehäuseverbindungen
  • Beachten Sie die frequenzspezifischen Abschirmanforderungen

Häufige Fehler

  • Vernachlässigung von Materialdickenschwankungen
  • Ignorieren der frequenzabhängigen Abschirmleistung
  • Verwendung von ungeeignetem Material für bestimmte Frequenzbereiche

Häufig gestellte Fragen

Kupfer, Aluminium und Speziallegierungen mit hoher Leitfähigkeit bieten eine hervorragende elektromagnetische Abschirmung. Mu-Metall- und Nickellegierungen sind besonders wirksam bei niederfrequenten Magnetfeldern.
Eine erhöhte Materialstärke verbessert im Allgemeinen den Absorptionsverlust und erhöht die allgemeine Abschirmeffektivität. Ab einer bestimmten Dicke nehmen die Renditen jedoch ab.
Farben und nichtleitende Beschichtungen können die Wirksamkeit der Abschirmung erheblich verringern, indem sie den Oberflächenwiderstand erhöhen und Diskontinuitäten erzeugen.
Hochfrequenzbereiche über 1 GHz erfordern aufgrund komplexer Wellenwechselwirkungsmechanismen ausgefeiltere Abschirmtechniken.
Verwenden Sie leitfähige Dichtungen, überlappende Designs und durchgehende elektrische Verbindungen, um elektromagnetische Leckagen an den Gehäuseschnittstellen zu minimieren.

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