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为什么金属网可以屏蔽电磁波?

来源:http://www.25ajoe.com 发表时间:2018-03-11
金属网可以阻挡电磁波传播的原理是什么? 
 
 首先,不是衍射。 
 
我们都做过直流电路实验,导线就是金属,也就谈不上屏蔽(静电屏蔽是指接地金属罩,屏蔽静电场)。电磁波辐射,是关于时变电磁场的问题,导体对其影响大不相同。    如果利用趋肤效应,解释的实际上是金属板屏蔽电磁场原理。    对于一个金属板(良导体),电磁波从一面辐射而来,大部分能量被反射,小部分能量进入金属,该电磁波会随进入金属的深度成e指数衰减(能量转化为表面电流),当金属层过薄时,电磁波就会穿透金属层继续传播。对于同一频率电磁波,电导率越高,衰减越快。对于相同金属材料,电磁波频率越高,衰减越快。   定义:趋肤深度,电磁波传输一个趋肤深度的距离后,振幅衰减到原来的36.8%,能量衰减到13.5%。对于相同金属材料,电磁波频率越高,趋肤深度越小。    例:10GHz电磁波。银,电导率6.173e7(S/m),趋肤深度6.4e-7(m),即0.64微米;1GHz电磁波,趋肤深度20.24e-7(m),即2.24微米。【1】  那么,同材料的金属板,频率越高,趋肤深度越小,对辐射防御能力是越强。    回归正题,金属网屏蔽电磁场原理,(趋肤效应解释波导也有用到,不是重点)。    先说矩形波导,四壁是金属,电磁波在波导中的介质中传播。金属网实际上就是下图中许许多多的矩形波 导叠放组合在一起,z方向长度再缩短些就是了。


  为何电磁波不会从金属网的窟窿中穿透呢?

对于金属网,每一个网孔都是一个波导。借用光的粒子说,电磁波像弹球一样,进入网孔波导后,来回在金属壁上反弹,曲折前进。【2】     为满足金属壁这一边界条件下的Maxwell方程,对于相同规格的矩形波导,频率越低(波长越大),theta越大;当波长大于等于截止波长时,theta=90°,电磁波只上下弹跳,不前进了。
 
 
 
  截止波长=2a(a为上上图中的矩形波导长边),若孔径指半径,孔径=a/2,则波长大于4倍孔径的电磁波就会被屏蔽。“金属网孔形式若为矩形整齐排列,金属网孔径小于电磁波波长的1/4时,则电磁波不能透过金属网”有相当大的参考意义。尽管考虑到网孔的密集大量排布,不一定是1/4,但也差不多少。    两种手段——金属板、金属网都可屏蔽电磁波,一个直接利用趋肤效应,一个利用波导的高通滤波作用。 对于实际工程应用,设计网孔大小合适的金属网,就能够在达到屏蔽指标要求的情况下,最大限度地节约材料,降低成本;户外应用中,可以减低重量,便于移动,而且受风荷较小,不易形变。   而C波段的3.7GHZ的波长约为8.1CM,频率越高,波长越短。所以屏蔽C波段的屏蔽网的网孔直径至多为4CM,否则不能完全屏蔽C波段电磁波。 
 

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