專利名稱：一種用于電磁屏蔽的通風(fēng)波導(dǎo)管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電磁屏蔽技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于電磁屏蔽的通風(fēng)波導(dǎo)管。
背景技術(shù)：
電磁屏蔽是電磁干擾防護(hù)控制的最基本方法之一。所謂電磁屏蔽就是以某種材料制成的屏蔽殼體將需要屏蔽的區(qū)域封閉起來，形成電磁隔離，即其內(nèi)的電磁場不能越出這一區(qū)域，而外來的電磁場不能進(jìn)入這一區(qū)域(或者進(jìn)出該區(qū)域的電磁能量將受到很大的衰減)。因此，屏蔽的方法也是電磁干擾的空域控制方法。屏蔽體可以大如一個安裝有整體金屬材料的建筑物(如大型測試場所或?qū)嶒瀳鏊?，小到柔軟的電纜金屬編織帶。常見的屏蔽體如儀器設(shè)備的金屬外殼。由于電磁波在穿過金屬板時會受到很大的反射和吸收損耗，金屬制成的封閉完整的屏蔽體一般具有很高的屏蔽效能。在實際中，因通風(fēng)、散熱、金屬板搭接、視窗、供電及信號傳輸?shù)刃枰?，不可避免的要在屏蔽體上開孔、開縫。這些孔、縫作為屏蔽體內(nèi)部區(qū)域和外部區(qū)域之間電磁泄漏的通道，是導(dǎo)致屏蔽體屏蔽效能降低的主要因素。 電磁屏蔽設(shè)計的關(guān)鍵之一是妥善解決這些孔、縫造成的屏蔽性能下降問題。 其中，通風(fēng)部位的屏蔽主要有兩種方式。一種是通風(fēng)孔，即在屏蔽殼體上開鑿小孔陣列，如電腦機(jī)箱的通風(fēng)孔。另一種是在屏蔽體上安裝截止波導(dǎo)管。后者一般用于對屏蔽效能要求較高的場合，如高性能屏蔽室。截止波導(dǎo)管實際上就是一段中空的金屬管。依據(jù)波導(dǎo)理論，頻率低于截止頻率的電磁波在截止波導(dǎo)管內(nèi)傳播時會經(jīng)歷指數(shù)衰減，而頻率高于截止頻率的電磁波則不受任何衰減。結(jié)果就是，截止波導(dǎo)管對低于其截止頻率的電磁波有屏蔽效果，而對于高于截止頻率的電磁波則沒有屏蔽效果。截止波導(dǎo)管在實際應(yīng)用中有二個缺點1)由于波導(dǎo)管的截止頻率與其橫向尺寸成反比，截止波導(dǎo)管的工作頻率越高，橫向尺寸就越小，通風(fēng)能力也就越差。因此，截止波導(dǎo)管的通風(fēng)能力與工作頻率范圍是互相矛盾的。2)若使導(dǎo)體或?qū)Ь€從波導(dǎo)管中穿過，貫穿導(dǎo)體與波導(dǎo)管形成的雙導(dǎo)體系統(tǒng)中是可以存在和傳輸TEM模的。而TEM的截止頻率為零，或者說TEM模不會受到截止衰減。因此， 絕對不能使導(dǎo)線從截止波導(dǎo)管內(nèi)穿過，否則其屏蔽效能會喪失。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對目前截止波導(dǎo)管在電磁屏蔽應(yīng)用中存在的缺陷，提出一種用于電磁屏蔽的通風(fēng)波導(dǎo)管，其特征在于，該波導(dǎo)管是一種能夠衰減截止頻率以上的電磁波和TEM模電磁波的電磁屏蔽用通風(fēng)波導(dǎo)管，該波導(dǎo)管為中空管狀結(jié)構(gòu)，波導(dǎo)管的管壁由外、 內(nèi)兩層組成；其內(nèi)層為涂敷在外層金屬上的損耗層；波導(dǎo)管的中空部分可用于空氣的流通，是波導(dǎo)管通風(fēng)功能的體現(xiàn)。當(dāng)電磁波在波導(dǎo)管內(nèi)傳輸時，其外層金屬對電磁波施加截止衰減，內(nèi)層損耗層則對電磁波施加吸收衰減，頻率低于波導(dǎo)管截止頻率的電磁波將受截止衰減，頻率高于波導(dǎo)管截止頻率的電磁波將受損耗層的吸收衰減，TEM模電磁波也將受損耗
3層的吸收衰減；所述外層金屬為鋁、鋼或銅。所述損耗層由具有電磁損耗特性的材料構(gòu)成，所述電磁損耗材料以實際需要選取歐姆損耗、介質(zhì)損耗或磁損耗材料；其中電阻性的歐姆損耗材料為石墨粉或復(fù)合碳粉；介質(zhì)損耗材料為AIN-SiC，BeO-SiC，或MgO-SiC陶瓷；磁損耗材料如橡膠基質(zhì)與羰基鐵粉的復(fù)合材料。所述電磁損耗材料根據(jù)實際需要涂覆在波導(dǎo)管的不同部位；當(dāng)波導(dǎo)管較長、孔徑較小時，涂覆在波導(dǎo)管內(nèi)壁的兩端。本發(fā)明的有益效果是由于該波導(dǎo)管對于高于截止頻率的電磁波和不被截止的TEM 模也能衰減，與傳統(tǒng)的無損耗層截止波導(dǎo)相比，該波導(dǎo)管具有更寬的電磁屏蔽頻率范圍?；蛘?，在頻率范圍相同的情況下，該波導(dǎo)管能選用更大的半徑，從而具有更大的通風(fēng)能力。


圖1是電磁屏蔽用有損圓波導(dǎo)示意圖。圖2是電磁屏蔽用有損六角形波導(dǎo)示意圖。圖3是一種兩端涂有損耗層的電磁屏蔽用有損波導(dǎo)的縱截面示意圖。圖4是某一涂有磁損耗層的有損圓波導(dǎo)的屏蔽效能隨波頻率的變化示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明提出一種用于電磁屏蔽的通風(fēng)波導(dǎo)管。下面結(jié)合附圖，對優(yōu)選實施例作詳細(xì)說明。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，下述說明僅僅是示例性的，而不是為了限制本發(fā)明的范圍及其應(yīng)用。實施例1圖1所示為電磁屏蔽用有損圓波導(dǎo)示意圖，是中空管狀結(jié)構(gòu)，波導(dǎo)管的管壁由外層1和內(nèi)層2組成；其內(nèi)層2是涂敷在外層1上的損耗層；波導(dǎo)壁外層1為金屬鋁，內(nèi)層2 為有損材料選用電阻性的歐姆損耗材料如石墨粉或復(fù)合碳粉。安裝到屏蔽體上時，應(yīng)將該波導(dǎo)與屏蔽體的屏蔽金屬外殼焊接在一起。以某半徑為2. 5cm、長度為0. 2m的有損圓波導(dǎo)為例，若涂有厚度2. 5mm，相對復(fù)磁導(dǎo)率為IOe^的磁損耗材料時，其衰減常數(shù)和屏蔽效能隨波頻率的變化曲線如圖4所示。其中，橫坐標(biāo)采用了相對頻率，即波頻率f除以理想導(dǎo)體壁情況下的波導(dǎo)截止頻率f。o。對于上面所給的波導(dǎo)尺寸，fe(l = 3. 52GHz?？梢钥闯?，衰減常數(shù)及屏蔽效能均隨磁損耗角的增加而增加，當(dāng)Φ =35°時，截止頻率以上頻率的屏蔽效能在SOdB以上。屏蔽效能的最小值發(fā)生在0.6f。Q左右，約40dB。因此損耗層的出現(xiàn)使得對截止頻率以上電磁波的進(jìn)行有效屏蔽成為可能，極大的增大了波導(dǎo)管電磁屏蔽的高頻范圍。實施例2如圖2所示，其波導(dǎo)采用六角形橫截面，波導(dǎo)壁的外層1為鋼，內(nèi)層2為有損材料選用磁損耗材料如橡膠基質(zhì)與羰基鐵粉的復(fù)合材料。將多個六角形波導(dǎo)管組裝成蜂窩狀的波導(dǎo)管陣列，在保證屏蔽效能不降低的情況下，可加倍增大總的通風(fēng)能力。使用波導(dǎo)管陣列時，同時要注意相鄰波導(dǎo)管之間、外層波導(dǎo)管與屏蔽體之間的電氣連接，一般使用焊接或者
4電磁密封襯墊連接。實施例3如圖3所示，波導(dǎo)管的形狀為實施例1或?qū)嵤├?中形狀一種，其橫向尺寸相對于長度比較小(比值在10倍以上)，波導(dǎo)壁的金屬外層1為銅，內(nèi)層2為有損材料選用橡膠基質(zhì)與羰基鐵粉復(fù)合材料，或選用介質(zhì)損耗材料中AIN-SiC，BeO-SiC，或MgO-SiC陶瓷。波導(dǎo)管為只在靠近波導(dǎo)管兩端口的地方涂覆損耗層，而不在波導(dǎo)管的中間部分涂覆損耗層。該波導(dǎo)管相當(dāng)于有損波導(dǎo)管和傳統(tǒng)截止波導(dǎo)管的組合。這一方案的優(yōu)勢在于1)可以同時利用截止波導(dǎo)和有損波導(dǎo)的優(yōu)勢，對于低于截止頻率和高于截止頻率的電磁波都有很好的屏蔽效果；2)便于損耗層的涂覆。當(dāng)波導(dǎo)管的長度較大且孔徑較小時，由于不容易將涂敷設(shè)備深入到其中，導(dǎo)致波導(dǎo)管中間部位損耗層的涂覆實施起來比較麻煩，而只在兩端涂覆損耗層就避免了這一麻煩。
權(quán)利要求
1.一種用于電磁屏蔽的通風(fēng)波導(dǎo)管，其特征在于，該波導(dǎo)管是一種能夠衰減截止頻率以上的電磁波和TEM模電磁波的電磁屏蔽用通風(fēng)波導(dǎo)管，該波導(dǎo)管為中空管狀結(jié)構(gòu)，波導(dǎo)管的管壁由外、內(nèi)兩層組成；其內(nèi)層為涂敷在外層金屬上的損耗層；波導(dǎo)管的中空部分可用于空氣的流通；當(dāng)電磁波在波導(dǎo)管內(nèi)傳輸時，其外層金屬對電磁波施加截止衰減，內(nèi)層損耗層則對電磁波施加吸收衰減，頻率低于波導(dǎo)管截止頻率的電磁波將受截止衰減，頻率高于波導(dǎo)管截止頻率的電磁波將受損耗層的吸收衰減，TEM模電磁波也將受損耗層的吸收衰減。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于電磁屏蔽的通風(fēng)波導(dǎo)管，其特征在于，所述外層金屬為鋁、 鋼或銅。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于電磁屏蔽的通風(fēng)波導(dǎo)管，其特征在于，所述損耗層由具有電磁損耗特性的材料構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于電磁屏蔽的通風(fēng)波導(dǎo)管，其特征在于，波導(dǎo)管的橫截面形狀選取圓形或六角形；采用六角形截面時，便于組裝成蜂窩狀的波導(dǎo)陣列，在保證屏蔽效能的同時，進(jìn)一步提高通風(fēng)面積。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述電磁屏蔽用通風(fēng)波導(dǎo)管，其特征在于，所述電磁損耗材料以實際需要選取歐姆損耗、介質(zhì)損耗或磁損耗材料，其中電阻性的歐姆損耗材料為石墨粉或復(fù)合碳粉；介質(zhì)損耗材料為AIN-SiC，BeO-SiC，或MgO-SiC陶瓷；磁損耗材料為橡膠基質(zhì)與羰基鐵粉的復(fù)合材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述電磁屏蔽用通風(fēng)波導(dǎo)管，其特征在于，電磁損耗材料根據(jù)實際需要涂覆在波導(dǎo)管的不同部位；當(dāng)波導(dǎo)管較長、孔徑較小時，涂覆在波導(dǎo)管內(nèi)壁的兩端。
全文摘要
本發(fā)明公開了屬于電磁屏蔽技術(shù)領(lǐng)域的一種用于電磁屏蔽的通風(fēng)波導(dǎo)管。該波導(dǎo)管為中空管狀結(jié)構(gòu)，波導(dǎo)管的管壁有內(nèi)外兩層，外層為常規(guī)金屬如鋁、鋼或銅組成，內(nèi)層為在金屬外層上涂敷具有電磁損耗特性的材料。波導(dǎo)管的中空部分可用于空氣的流通，是波導(dǎo)管通風(fēng)功能的體現(xiàn)。當(dāng)電磁波在波導(dǎo)管內(nèi)傳輸時，其外層金屬對電磁波施加截止衰減，內(nèi)層損耗層則對電磁波施加吸收衰減。頻率低于波導(dǎo)管截止頻率的電磁波將主要受截止衰減，而頻率高于波導(dǎo)管截止頻率的電磁波將主要受吸收衰減。與傳統(tǒng)的無損耗層截止波導(dǎo)管相比，該波導(dǎo)管的工作頻率不受截止頻率的限制，具有更寬的電磁屏蔽范圍，在需要抑制高頻率電磁干擾和大口徑通風(fēng)能力的場合具有很好的應(yīng)用前景。
文檔編號H05K9/00GK102355809SQ20111030161
公開日2012年2月15日 申請日期2011年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月27日
發(fā)明者崔翔, 焦重慶, 齊磊 申請人:華北電力大學(xué)