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EMC

차폐 효과 계산기

전자파 차폐 효과, 흡수 손실, 반사 손실 및 피부 깊이를 계산합니다.MIL-STD-285 기준에 따라 인클로저 재료를 평가하십시오.

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공식

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

참고: MIL-STD-285, Schulz et al.

SE— 완벽한 차폐 효과 (dB)
A— 흡수 손실 (dB)
R— 반사 손실 (dB)
δ— 피부 깊이 (m)
t— 실드 두께 (m)
σ— 전도도 (S/m)
μ_r— 상대 투과성

작동 방식

차폐 효과 계산기는 EMC 규정 준수 (CISPR 32, FCC Part 15), 의료 기기 내성 (IEC 60601-1-2) 및 군사 사양 (MIL-STD-461G) 에 필수적인 전도성 인클로저의 전자기 감쇠를 계산합니다.EMC 엔지니어들은 이를 사용하여 민감한 전자 제품 보호에 필요한 40-80dB 차폐를 달성합니다.

헨리 오트의 'EMC 엔지니어링'과 MIL-HDBK-419A 자료에 따르면, 차폐 효과 SE = A + R + B, 여기서 A는 흡수 손실, R은 반사 손실, B는 재반사 보정입니다 (A > 10dB 일 때는 무시할 수 있음).흡수 손실 A = 8.686 x t/델타, 여기서 t는 두께이고 델타 = sqrt (2/ (오메가 x mu x 시그마)) 는 피부 깊이입니다.1GHz에서 구리 스킨 깊이는 2.1um이고, 1mm 구리 시트는 A > 400dB를 제공합니다.

반사 손실 R = 20 x log10 (Z0/4Zs), 여기서 Z0 = 377옴 (여유 공간), Zs = sqrt (오메가 x mu/시그마) 는 실드 임피던스입니다.1GHz의 구리는 Zs = 0.026옴이므로 R = 20 x log10 (377/ (4 x 0.026)) = 67dB입니다.구리의 총 SE는 100dB를 초과하지만 실제 인클로저에는 조리개가 있습니다.

Ott에 따르면 차폐 장애는 조리개가 지배적입니다.길이가 L인 단일 슬롯은 L > 람다/2인 주파수에서 SE를 약 20 x log10 (람다/ (2L)) 으로 줄입니다.10cm 슬롯 (f_cutoff = 1.5GHz) 은 1.5GHz 이상 및 음극 SE (공진 증폭) 에서 0dB 차폐만 제공합니다.CISPR 32 클래스 B에는 40dBUV/m 제한이 필요합니다. 인클로저 조리개는 20dB 이상의 마진을 제공할 수 있도록 크기를 조정해야 합니다.

계산 예제

문제: 1GHz에서 40dB 차폐를 위해 벽 두께가 2mm인 알루미늄 인클로저 (시그마 = 3.77e7 S/m, mu_r = 1) 를 설계하십시오.통풍구의 최대 길이는?

Ott별 솔루션: 1.1GHz에서의 스킨 깊이: 델타 = sqrt (2/ (2 x pi x 1e9 x 4 x pi x 1e-7 x 3.77e7)) = 2.6um 2.흡수 손실: A = 8.686 x 0.002/2.6e-6 = 6680 dB (벽은 제한 요소가 아님) 3.반사 손실: Zs = sqrt (2 x pi x 1e9 x 4 x pi x 1e-7/3.77e7) = 0.032 옴, R = 20 x log10 (377/ (4 x 0.032)) = 66 데시벨 4.조리개가 없는 인클로저 SE: 100데시벨 초과 5.조리개 사용 시 1GHz에서 40dB의 경우: SE_조리개 = 20 x log10 (람다/ (2L)), 람다 = 1GHz에서 0.3m

  1. 40 = 20 x log10 (0.3/ (2L)), 100 = 0.3/ (2L), L = 1.5mm 최대 슬롯 길이
7.통풍 슬롯 20개의 경우: 허니컴 웨이브가이드 비욘드 컷오프 필터 사용 (5mm 셀은 1GHz에서 60dB 이상 제공)

결과: 2mm 알루미늄은 100dB 이상의 재료 SE를 제공하지만 슬롯은 40dB에 대해 1.5mm 미만이어야 합니다.통풍을 위해 허니컴 필터를 사용하십시오.

실용적인 팁

  • ✓조리개 크기를 람다/최대 20까지 조정 — Ott당 람다/2 공진 대비 26dB 마진을 제공합니다.1GHz (람다=30cm) 에서 최대 조리개는 15mm이고, 3GHz에서 최대 조리개는 5mm입니다.
  • ✓모든 이음매에 전도성 개스킷을 사용하십시오. EMI 가스켓 (BeCu 핑거스톡, 전도성 폼) 은 MIL-HDBK-419A 기준 40dB SE에 필요한 접촉 저항을 10mohm 미만으로 유지합니다.
  • ✓EMI 필터를 케이블 진입점에 배치하십시오. 피드스루 커패시터는 40-60dB를 제공하고 PI 필터는 60-80dB를 제공합니다.적절한 접지 참조를 위해 필터를 인클로저에 연결해야 합니다.

흔한 실수

  • ✗재료 SE가 인클로저 SE와 같다고 가정하면 재료는 60-100dB 이상을 제공하지만 조리개 (이음새, 통풍구, 디스플레이) 는 일반적으로 실제 인클로저를 20-60dB로 제한합니다.Ott당, 처리되지 않은 솔기 하나로도 SE를 10dB 미만으로 줄일 수 있습니다.
  • ✗고주파 계산에 DC 전도도 사용 — 표피 효과는 표면에 전류를 제한합니다. 표면 마감 (산화, 페인트) 은 10-20dB 손실을 초래할 수 있습니다.측정된 표면 저항을 사용하거나 전도성 마감을 지정하십시오.
  • ✗케이블 관통부 무시 — 필터링되지 않은 케이블은 차폐형 인클로저 내부의 슬롯 안테나 역할을 합니다.MIL-STD-461G 규정에 따르면 모든 케이블은 진입 지점에서 필터링하거나 차폐/필터링된 커넥터를 사용해야 합니다.

자주 묻는 질문

구리 (시그마 = 5.8e7 S/m) 및 알루미늄 (시그마 = 3.77e7 S/m) 이 가장 일반적이며 100kHz 이상의 80dB 이상의 재료 SE를 제공합니다.100kHz 미만의 자기 차폐에는 자속 방향을 전환하여 40-60dB를 달성하는 뮤메탈 (mu_r = 20,000-100,000) 을 사용하십시오.Ott당 0.5mm 구리는 전도도가 높기 때문에 1mm 알루미늄에 상응하는 SE를 제공합니다.
흡수 손실 A = 8.686 x t/델타.t >> 델타 (일반적으로 1MHz 이상의 금속의 경우) 일 때 SE는 피부 두께당 8.7dB 증가합니다.1MHz에서 구리 표면 깊이는 66um이며, 1mm 구리는 130dB의 흡수력을 제공합니다.1GHz에서는 델타 = 2.1um이고, 0.1mm 구리도 400dB 이상의 흡수율을 제공하므로 조리개가 항상 우세합니다.
그렇습니다. MIL-HDBK-419A 기준, 비전도성 페인트는 접촉 저항을 증가시켜 이음매 인터페이스에서 20-40dB의 손실을 증가시킵니다.해결 방법: (1) 페인트로 결합 표면을 마스킹하고, (2) 전도성 페인트 (니켈 또는 구리 충전) 를 사용하고, (3) 알루미늄에 크로메이트 변환 또는 전도성 아노다이징을 지정합니다.표면 산화만으로도 10dB 손실이 발생할 수 있습니다.
1~10GHz는 (1) 실제 크기 (>5mm) 의 조리개가 공진에 근접하고, (2) 케이블/커넥터 전환 시 누출이 심하며, (3) 개스킷 접촉 임피던스가 슬롯을 생성하기 때문에 가장 까다로운 작업입니다.CISPR 32에 따르면 방사 한계는 6GHz까지 확장됩니다.10GHz 이상에서는 파장이 작을수록 조리개 제어가 더 쉬워집니다.100kHz 미만에서는 반사 손실이 감소하므로 자기 차폐가 필요합니다.
MIL-STD-461G 기준: (1) 최고 주파수 (10GHz 기준 7.5mm) 에서 솔기를 1/4 파장만큼 겹치게 합니다. (2) 연속 전도성 개스킷 사용 (탈착식 패널용 BeCu 핑거스톡, 영구 이음매용 전도성 폼), (3) 람다/20 간격의 스페이스 패스너, (4) 전체 솔기 길이에 걸쳐 2.5mohm 미만의 접촉 저항을 보장합니다.EMI 개스킷은 미터당 2~10달러를 추가하지만 베어 메탈 접촉에 비해 20-40dB 향상된 성능을 제공합니다.

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