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作者：石風俊,鄭德均

電磁波在0Hz~400GHz的寬頻范圍內已被廣泛用于雷達、通訊、醫(yī)療工業(yè)生產等電子設備中。其中的微波是指頻率大約在300MHz~300GHz，即波長在1m~1mm范圍內的電磁波。微波有頻率高、頻帶寬、波長短、波束定向性和分辨能力高等特性。微波屏蔽織物主要用于屏蔽輻射頻率從幾十MHz到幾GHz范圍的電磁輻射。研究表明金屬纖維混紡織物對微波輻射具有良好的屏蔽效果。這里在分析金屬纖維屏蔽織物屏蔽機理的基礎上，對金屬纖維在紗線中的分布、金屬纖維含量以及織物緊度同織物屏蔽效能之間的關系進行了探討。

1電磁屏蔽織物的屏蔽機理

不含屏蔽材料的織物，其體積電阻率一般在1010Ω•cm以上，本身不具有電磁屏蔽功能。金屬纖維屏蔽織物的防護作用是其中的金屬纖維在起作用。含金屬纖維的紗線相互交織形成縱橫交錯的隔離網(wǎng)能使電磁波的能量衰減到一定程度，從而達到防護目的。電磁波傳播到屏蔽織物時，其衰減機理有3種:(1)吸收損耗;(2)表面反射損耗;(3)織物內部多次反射損耗。反射主要是由于介質與金屬的波阻抗不一致引起的，二者相差越大，反射損耗越大。吸收是指渦流效應，即在高頻條件下，電磁波通過屏蔽體時，在屏蔽體表面產生渦流，渦流在產生反磁場來抵消原干擾磁場的同時，還產生熱損耗，使電磁波能量衰減，達到屏蔽效果。屏蔽織物的屏蔽效能SE是指未加屏蔽時某一測點場強與加屏蔽后同一測點的場強之比，單位為dB。屏蔽效能SE與傳輸系數(shù)T的關系為:

SE=20log1T(1)

其中在平面波情況下，完整金屬網(wǎng)的傳輸系數(shù)為:

T=s{0•265×10-2Rf+j[0.265×10-2Xf+0.333×10-8flnsa-1.5]}(2)

式(2)中，s為金屬網(wǎng)網(wǎng)距(m)，a為金屬網(wǎng)網(wǎng)絲半徑(m)，Rf為金屬網(wǎng)網(wǎng)絲單位長度的交流電阻(Ω/m)，Xf為金屬網(wǎng)網(wǎng)絲單位長度的電抗(Ω/m)，f為頻率(Hz)。

按照式(2)可以計算出屏蔽織物的屏蔽效能SE。理論計算曲線和實測屏蔽效能曲線相比，二者變化趨勢相同，計算值較實測值偏大，但隨著測試頻率增加二者有靠攏的趨勢。這是由于金屬纖維構成的導電網(wǎng)隨頻率的增大，其電阻和電抗都將增大，所以對電磁波反射損耗減小。同時，根據(jù)屏蔽理論，具有一定深度的孔或縫隙可以看作波導，而波導在一定條件下可以對傳播的電磁波進行衰減。屏蔽織物中的孔或縫相當于一個工作在截止頻率(Fco)以下的波導。其截止頻率可由如下公式求出:

Fco=3×10112l(3)

式中：l為孔或縫的線經，單位mm。

由于截止頻率是由屏蔽織物中的孔或縫線經尺寸，而非面積大小決定的，當頻率增大向截止頻率靠攏的過程中，電磁波透過量增加。在Fco/3~Fco之間，衰減下降，在Fco處屏蔽效能接近0dB。

2金屬纖維分布及紗線結構與屏蔽效能間的關系

由不銹鋼短纖維混紡紗制成的織物與不銹鋼長絲混紡制成的織物進行實驗對比，其屏蔽效率差異較大，如圖1所示。