一文了解電磁兼容屏蔽的概念及原理

         電磁兼容屏蔽的定義就是用導電或導磁的材料制成的金屬屏蔽殼體，將電磁騷擾源限制在一定范圍內，形成電磁隔離，即其內的電磁場(chǎng)不能超出這一區域，而外來(lái)的輻射電磁場(chǎng)不能進(jìn)入這一區域或者進(jìn)入該區域的電磁能量將受到很大衰減。

       在空間中的兩個(gè)區域之間插入一塊金屬隔板就可以形成一個(gè)屏蔽體，這種方法通常用于控制電場(chǎng)和磁場(chǎng)從一個(gè)區域向另一個(gè)區域的傳播，這也是電子/電氣產(chǎn)品在結構EMC設計中通常接觸的。如果屏蔽體能夠那樣將噪聲源包圍起來(lái)，電磁場(chǎng)就被限制在屏蔽體所形成的腔體內部，這種方法可以為所有在屏蔽體外的敏感型設備提供電磁保護；同樣也可以將電磁輻射限制在某個(gè)區域之外，但是這種措施只能保護處于屏蔽體內的設備。

       從系統總體設計的角度來(lái)看，屏蔽噪聲源的效果要好于屏蔽被  干擾對象的效果。但在實(shí)際應用中，有一些“源”是允許輻射的（如廣播站、雷達等），這個(gè)時(shí)候就需要對被  干擾對象單獨進(jìn)行屏蔽處理。

屏蔽效能
       在度量屏蔽體或殼體的屏蔽性能好壞時(shí)，有一個(gè)非常重要的概念——屏蔽效能。
通常，使用屏蔽體使電場(chǎng)強度或磁場(chǎng)強度削減的程度來(lái)表示屏蔽效能，一般以分貝（dB）為單位來(lái)表示，這種表示方法非常方便。有了它，能夠很容易地用加法來(lái)表示多種屏蔽方法所產(chǎn)生的總屏蔽效能。

      下面將詳細討論近場(chǎng)與遠場(chǎng)條件下的屏蔽效能，一般采取兩種方法來(lái)分析確定屏蔽效能：一種方法是應用電路理論，另一種則是應用場(chǎng)的理論。根據電路理論，噪聲場(chǎng)會(huì )在屏蔽體上產(chǎn)生感應電流，反過(guò)來(lái)這個(gè)電流產(chǎn)生另一個(gè)與原來(lái)的場(chǎng)方向相反的場(chǎng)，所以在場(chǎng)中的某些區域趨向于與原來(lái)存在的場(chǎng)抵消，本規范中主要述及場(chǎng)理論分析。 

在進(jìn)行屏蔽設計時(shí)，有兩個(gè)問(wèn)題需要重點(diǎn)考慮：
（1）屏蔽材料本身的屏蔽效能；
（2）屏蔽體上有開(kāi)孔或其他不連續性時(shí)的屏蔽效能。

        理論上，一個(gè)完整的、沒(méi)有縫隙或開(kāi)孔的屏蔽體的屏蔽效能是**確定的，接下來(lái)的問(wèn)題就是慮不連續性和開(kāi)孔對屏蔽效能的影響。屏蔽效能的大小隨著(zhù)頻率、屏蔽體的幾何結構、被測量的場(chǎng)在屏蔽體中的位置、被衰減的場(chǎng)的類(lèi)型、電磁波的入射方向和電磁波的極化方向等因素的變化而變化。

       電磁波入射到金屬表面時(shí)會(huì )產(chǎn)生兩種類(lèi)型的損耗：金屬表面能夠反射部分電磁波，這部分損耗稱(chēng)為反射損耗；其他進(jìn)入金屬的電磁波在穿過(guò)介質(zhì)時(shí)被衰減，這部分通常稱(chēng)為吸收損耗（或稱(chēng)為穿過(guò)損耗）。無(wú)論是近場(chǎng)還是遠場(chǎng)、電場(chǎng)或是磁場(chǎng)都會(huì )產(chǎn)生吸收損耗，而反射損耗則取決于波阻抗以及場(chǎng)的類(lèi)型。

       總而言之，任何一種導體材料的總屏蔽效能等于吸收損耗（A）加上反射損耗（R）以及一個(gè)考慮薄屏蔽體中多次反射的校正因數（B），即總屏蔽效能表示為下面的表達式：上式中的所有項必須以dB為單位來(lái)表示。假若吸收損耗大于9dB（也有資料說(shuō)明是15dB），那么多次反射因數B可以忽略不計。從實(shí)際工程實(shí)踐結果來(lái)看，對于電場(chǎng)和平面波，校正因數B也可以忽略不計。

近場(chǎng)和遠場(chǎng)

      在討論結構的屏蔽設計時(shí)，必須要考慮場(chǎng)的特性，即對結構屏蔽體而言，所屏蔽的場(chǎng)是遠場(chǎng)還是近場(chǎng)；而場(chǎng)的特性取決于源、源周?chē)慕橘|(zhì)和源到觀(guān)察點(diǎn)的距離等因素。在距離源比較近的點(diǎn)，場(chǎng)的特性主要由源的特性決定；如果是在距離源比較遠的點(diǎn)，那么場(chǎng)的特性主要取決于場(chǎng)傳輸過(guò)程中所經(jīng)由的介質(zhì)。所以，輻射源周?chē)目臻g可劃分為2個(gè)區域。距離源比較近的區域稱(chēng)之為近場(chǎng)或感應場(chǎng)；到源的距離大于λ/2π（λ為波長(cháng)）的區域稱(chēng)之為遠場(chǎng)或輻射場(chǎng)；而接近λ/2π的區域則是遠場(chǎng)與近場(chǎng)的過(guò)渡區域（這個(gè)分界點(diǎn)到源的距離近似等于1/6波長(cháng)）。

波阻抗與觀(guān)察點(diǎn)到源的距離和場(chǎng)特性之間的關(guān)系：

     電場(chǎng)E對磁場(chǎng)H的比值在物理學(xué)上稱(chēng)為波阻抗。在遠場(chǎng)條件下，波阻抗E/H的大小等于介質(zhì)的特性阻抗（例如，在空氣或自由空間中，波阻抗E/H=Z0=377Ω）；而近場(chǎng)條件下，波阻抗E/H的大小由源的特性和源到場(chǎng)中觀(guān)察點(diǎn)的距離決定。如果源具有大電流、低電壓特性，那么近場(chǎng)主要是磁場(chǎng)；反之如果源具有高電壓、小電流特性，則近場(chǎng)主要是電場(chǎng)。 

波阻抗與觀(guān)察點(diǎn)到源的距離和場(chǎng)特性之間的關(guān)系：
      對于磁場(chǎng)占優(yōu)勢的情況，例如環(huán)狀天線(xiàn)產(chǎn)生的場(chǎng)，靠近天線(xiàn)的區域波阻抗為低阻。隨著(zhù)觀(guān)察點(diǎn)與源之間距離的增大，磁場(chǎng)以1/r3大小的速率衰減，而電場(chǎng)以1/r2大小的速率衰減，所以波阻抗隨著(zhù)觀(guān)察點(diǎn)到源的距離的增加而逐漸增大，并在該距離等于λ/2π時(shí)近似等于自由空間的波阻抗；在遠場(chǎng)條件下，電場(chǎng)和磁場(chǎng)衰減的速率都等于1/r。