3. 차폐 (Electromagnetic shielding)

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1 3. 차폐 (Electromagnetic shielding)
1. 서론 2. 차폐이론과 차폐효과 3. 차폐 재료 및 차폐 방법 4. 불연속점 (Discontinuity)에서의 차폐 5. Other Shielding Tech. (Wire & Cable)

2 3.1 서론 전자파 차폐 (Electromagnetic Shielding) 차폐 기술
장비 내로 침투하는 원치 않는 전자파를 감소시키거나 차단하는 기술 오염된 전자파 환경 내에서 설계에 적합하게 동작하도록 보장 차폐 기술 전자파 장해 발생 시스템과 피장해 시스템 사이의 전자파 전달 경로에 도체 차단벽(Shielding Enclosure) 설치 전자파 차단벽 또는 보호 덮개 잡음 발생 회로와 피해 회로 사이의 충분한 격리 잡음을 발생한 곳에 가둠 피해 시스템에 침투하지 못하도록 함 Shielding의 주 재료 : Metal conductor(금속 도체) EMI/EMC-차폐(Electromagnetic shielding)

3 내부 발생 ► 외부 피해 외부 발생 ► 내부 피해 차폐 No External Field 잡음 발생원 차폐 No Internal
내부 발생 ► 외부 피해 외부 발생 ► 내부 피해 차폐 No External Field 잡음 발생원 차폐 No Internal Field 잡음 발생원 EMI/EMC-차폐(Electromagnetic shielding)

4 차폐효과의 척도가 되는 SE(Shielding effect)의 종류
차폐 특성이 다른 3종류로 분류 평면파 SE (SE of EM plane-wave) 전기장 SE (SE of high impedance electric field) 자기장 SE (SE of low impedance magnetic field) 최근 전자제품의 다양한 디자인 요구로 외장이 금속에서 플라스틱화되어 가고 있음. 이러한 플라스틱 외장으로 인한 차폐의 대책도 상당히 중요한 문 제임. 차폐벽의 Discontinuity(불연속)에 의한 차폐 대책도 고려 차폐판들을 연결하기 위한 용접 이음매(Joint) Conductive Gasket사용 공기 환기를 위한 환풍구 기하학적 구조를 고려 시각적 확보를 위한 개구부(Aperture) Shielding mesh사용 EMI/EMC-차폐(Electromagnetic shielding)

5 3.2 차폐이론과 차폐효과 파동 임피던스와 금속의 고유 임피던스 사이에 급격한 전송 부정합을 발생시켜 차폐 즉, 대부분의 평면전자파를 반사(Reflection)시켜 차폐 금속의 고유 임피던스 : 파동 임피던스 : 전기장과 자기장의 관계 단, 전파 발생원으로부터 충분히 떨어진 거리에서 EMI/EMC-차폐(Electromagnetic shielding)

6 거리에 따른 파동 임피던스(ZW)의 변화 미소전기 쌍극자(짧은 직선회로)및 미소 자기 쌍극자(미소 전류 루프)에 의한 복사장을 고려 근거리 영역에서 전기 쌍극자 자기 쌍극자 그림 1. 거리에 따른 파동 임피던스 EMI/EMC-차폐(Electromagnetic shielding)

7 평면파에 대한 차폐 구조 금속의 종류와 두께에 관련된 전자파 에너지의 주파수 (파장)의 함수
차폐효과의 항목 : 반사, 흡수, 감쇄, 내부 반사 손실 가장 중요한 두 가지 항목 : 반사손실과 흡수손실 임. 그림 2. 평면파에 대한 차폐 작용들 EMI/EMC-차폐(Electromagnetic shielding)

8 일정 두께의 차폐 장벽에 대한 SE 식 : A = 흡수 손실 : t = 장벽의 두께 (cm) R = 반사손실
f = 주파수 (GHz) sr = 비전도도 (구리를 상대적인 기준으로) mr = 비유자율 (구리를 상대적인 기준으로) R = 반사손실 K = 내부 다중 반사 손실 보정 계수 EMI/EMC-차폐(Electromagnetic shielding)

9 반사 손실 (Reflection loss)
Far-field (free space 377 ohm impedance) 평면파 : Rp Near-field (high impedance) 전기장 성분 (E-field) : RE Near-field (low impedance) 자기장 성분 (H-field) : RH (r = 발생원으로부터 차폐 장벽까지의 meter 단위 거리) 그림 3. 구리차폐에 대한 반사손실(매개변수 : r) EMI/EMC-차폐(Electromagnetic shielding)

10 구리 차폐의 전체 SE E-field, t=2mm H-field, t=2mm E-field, t=0.2mm
Plane-wave, t=0.02mm H-field, t=0.02mm 그림 4. 구리 차폐에 대한 전체 차폐 효과 EMI/EMC-차폐(Electromagnetic shielding)

11 요약 흡수 손실 : 흡수 손실은 전자파의 주파수, 차폐벽의 두께, 차폐벽의 투자율과 도전율이 증가함에 따라 증가함.
반사손실 : 일반적으로 10kHz이상에서 반사 손실은 도전율이 증가함에 따라, 투자율이 감소함에 따라 증가함. 그림 3을 참고하여 요약하면, 전기장의 반사 손실 : 주파수가 증가할수록 감소하며 간섭원과 차폐벽간의 거리가 감소할수록 증가함.(정전기장은 도체로 손쉽게 차폐할 수 있음.) 자기장의 반사 손실 : 주파수가 증가할수록 증가하며 간섭원과 차폐벽간의 거리가 증가할수록 증가함.(정자기장은 도체로 차폐가 어려움.) 평면파의 반사 손실 : 주파수가 증가할수록 감소함을 알 수 있음. EMI/EMC-차폐(Electromagnetic shielding)