金屬網(wǎng)可以阻擋電磁波傳播的原理是什么?
首先,不是衍射。
我們都做過(guò)直流電路實(shí)驗,導線(xiàn)就是金屬,也就談不上屏蔽(靜電屏蔽是指接地金屬罩,屏蔽靜電場(chǎng))。電磁波輻射,是關(guān)于時(shí)變電磁場(chǎng)的問(wèn)題,導體對其影響大不相同。
如果利用趨膚效應,解釋的實(shí)際上是金屬板屏蔽電磁場(chǎng)原理。 ?
對于一個(gè)金屬板(良導體),電磁波從一面輻射而來(lái),大部分能量被反射,小部分能量進(jìn)入金屬,該電磁波會(huì )隨進(jìn)入金屬的深度成e指數衰減(能量轉化為表面電流),當金屬層過(guò)薄時(shí),電磁波就會(huì )穿透金屬層繼續傳播。對于同一頻率電磁波,電導率越高,衰減越快。對于相同金屬材料,電磁波頻率越高,衰減越快。
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定義:趨膚深度,電磁波傳輸一個(gè)趨膚深度的距離后,振幅衰減到原來(lái)的36.8%,能量衰減到13.5%。對于相同金屬材料,電磁波頻率越高,趨膚深度越小。
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例:10GHz電磁波。銀,電導率6.173e7(S/m),趨膚深度6.4e-7(m),即0.64微米;1GHz電磁波,趨膚深度20.24e-7(m),即2.24微米?!?】
那么,同材料的金屬板,頻率越高,趨膚深度越小,對輻射防御能力是越強。 回歸正題,金屬網(wǎng)屏蔽電磁場(chǎng)原理,(趨膚效應解釋波導也有用到,不是重點(diǎn))。 ? 先說(shuō)矩形波導,四壁是金屬,電磁波在波導中的介質(zhì)中傳播。金屬網(wǎng)實(shí)際上就是下圖中許許多多的矩形波 導疊放組合在一起,z方向長(cháng)度再縮短些就是了。
為何電磁波不會(huì )從金屬網(wǎng)的窟窿中穿透呢?
對于金屬網(wǎng),每一個(gè)網(wǎng)孔都是一個(gè)波導。借用光的粒子說(shuō),電磁波像彈球一樣,進(jìn)入網(wǎng)孔波導后,來(lái)回在金屬壁上反彈,曲折前進(jìn)?!?】 ? 為滿(mǎn)足金屬壁這一邊界條件下的Maxwell方程,對于相同規格的矩形波導,頻率越低(波長(cháng)越大),theta越大;當波長(cháng)大于等于截止波長(cháng)時(shí),theta=90°,電磁波只上下彈跳,不前進(jìn)了。
為何電磁波不會(huì )從金屬網(wǎng)的窟窿中穿透呢?
對于金屬網(wǎng),每一個(gè)網(wǎng)孔都是一個(gè)波導。借用光的粒子說(shuō),電磁波像彈球一樣,進(jìn)入網(wǎng)孔波導后,來(lái)回在金屬壁上反彈,曲折前進(jìn)?!?】 ? 為滿(mǎn)足金屬壁這一邊界條件下的Maxwell方程,對于相同規格的矩形波導,頻率越低(波長(cháng)越大),theta越大;當波長(cháng)大于等于截止波長(cháng)時(shí),theta=90°,電磁波只上下彈跳,不前進(jìn)了。
? 截止波長(cháng)=2a,若孔徑指半徑,孔徑=a/2,則波長(cháng)大于4倍孔徑的電磁波就會(huì )被屏蔽。“金屬網(wǎng)孔形式若為矩形整齊排列,金屬網(wǎng)孔徑小于電磁波波長(cháng)的1/4時(shí),則電磁波不能透過(guò)金屬網(wǎng)”有相當大的參考意義。盡管考慮到網(wǎng)孔的密集大量排布,不一定是1/4,但也差不多少。 兩種手段——金屬板、金屬網(wǎng)都可屏蔽電磁波,一個(gè)直接利用趨膚效應,一個(gè)利用波導的高通濾波作用。 對于實(shí)際工程應用,設計網(wǎng)孔大小合適的金屬網(wǎng),就能夠在達到屏蔽指標要求的情況下,最大限度地節約材料,降低成本;戶(hù)外應用中,可以減低重量,便于移動(dòng),而且受風(fēng)荷較小,不易形變。
而C波段的3.7GHZ的波長(cháng)約為8.1CM,頻率越高,波長(cháng)越短。所以屏蔽C波段的屏蔽網(wǎng)的網(wǎng)孔直徑至多為4CM,否則不能完全屏蔽C波段電磁波。