截止波导管

文章摘要：在工程实践中，屏蔽体的总体屏蔽效能是由屏蔽体中最薄弱的环节决定的，要使屏蔽体的屏蔽效能达到一个特定值，则屏蔽体上全部都要达到这个值。因此，屏蔽系统的各个组成部分，其屏蔽性能与各个组成部分的匹配就很重要了。屏蔽体上的电磁屏蔽薄弱环节是由于各种原因需要保留的孔洞和不同部分的连接而形成的缝隙。解决这种缝隙的方法就是截止波导。如图1所示，波导是简单的管状金属结构并呈现高通滤波器的特性。波导允许截止频率以上的信号通过，而截止频率以下的信号则被阻止或衰减，这与高通滤波器的频率特性相似。利用这个特性，可以设计成使干扰信号的频率落在波导的截止区内，这样波导起到了电磁屏蔽的作用。这种波导称为截止波导。图1 截止

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　　在工程实践中，屏蔽体的总体屏蔽效能是由屏蔽体中最薄弱的环节决定的，要使屏蔽体的屏蔽效能达到一个特定值，则屏蔽体上全部都要达到这个值。因此，屏蔽系统的各个组成部分，其屏蔽性能与各个组成部分的匹配就很重要了。屏蔽体上的电磁屏蔽薄弱环节是由于各种原因需要保留的孔洞和不同部分的连接而形成的缝隙。解决这种缝隙的方法就是截止波导。

　　如图1所示，波导是简单的管状金属结构并呈现高通滤波器的特性。波导允许截止频率以上的信号通过，而截止频率以下的信号则被阻止或衰减，这与高通滤波器的频率特性相似。利用这个特性，可以设计成使干扰信号的频率落在波导的截止区内，这样波导起到了电磁屏蔽的作用。这种波导称为截止波导。

　　图1 截止频率

　　波导的截止频率可用下列公式计算：

　　◆ 对于圆形截面的波导

　　fcutoff=6900/D           (2-6)

　　式中，D为圆形波导直径（单位为英寸，1英寸=2.54厘米）；fcutoff为截止频率（单位为MHz）。

　　◆ 对于矩形截面的波导

　　fcutoff=5900/L             (2-7)

　　式中，L为矩形截面的对角线长度（单位为英寸）；fcutoff为截止频率（单位为MHz）。

　　要保证波导对电磁波有较大的衰减，应使波导的截止频率为要屏蔽的电磁波频率的5倍以上。当满足这个条件时，长度为Γ的波导对电磁波的衰减S为：

　　◆ 对于圆形截面的波导衰减

　　S＝32T/D（dB）         (2-8)

　　式中，D为圆形波导直径（单位为英寸）；T为长度（单位为英寸）。

　　◆ 对于矩形截面的波导衰减

　　S＝21T/L（dB）            (2-9)

　　式中，L为矩形截面对角线长度（单位为英寸）；T为波导长度（单位为英寸）。

　　当需要在屏蔽体上开孔，而孔洞又会导致其电磁屏蔽效能达不到屏蔽要求时，则利用截止波导管的深度提供的额外的损耗就可以增加屏蔽效能。

　　设计截止波导管的步骤如图2所示。

　　使用截止波导管的关键是确保波导管工作在截止区，因此首先要根据干扰的最高频率来确定截止波导管的截止频率。截止频率应是最高干扰频率的5倍以上。

　　确定了截止频率fcutoff以后，就可以用式（2－8）给出的圆形波导或式（2－9）矩形波导的截止频率计算公式来计算截止波导管的截面尺寸了。

　　截面的最大尺寸确定后，可以根据所要求的屏蔽效能，用上页给出的截止波导管屏蔽效能式（2－6）～式（2－9）来计算波导管的长度。

　　在屏蔽体上的不同部分的结合处形成的缝隙会导致电磁泄漏。在结构设计中，可以通过增加这些部分的重叠宽度来形成一系列“截止波导”，这时，截止波导的截面最大尺寸和截止频率可以用螺钉之间的间距，截止波导的长度用重叠的宽度计算来确定。

　　图2 截止波导的设计流程