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，即其內的電磁場不能超出這一區域，而外來的輻射電磁場不能進入這一區域或者進入該區域的電磁能量將受到很大衰減。

       在空間中的兩個區域之間插入一塊金屬隔板就可以形成一個屏蔽體，這種方法通常用于控制電場和磁場從一個區域向另一個區域的傳播，這也是電子/電氣產品在結構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，電磁場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。但在實際應用中，有一些“源”是允許輻射的（如廣播站、雷達等），這個時候就需要對被  干擾對象單獨進行屏蔽處理。

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

      下面將詳細討論近場與遠場條件下的屏蔽效能，一般采取兩種方法來分析確定屏蔽效能：一種方法是應用電路理論，另一種則是應用場的理論。根據電路理論，噪聲場會在屏蔽體上產生感應電流，反過來這個電流產生另一個與原來的場方向相反的場，所以在場中的某些區域趨向于與原來存在的場抵消，本規范中主要述及場理論分析。 

在進行屏蔽設計時，有兩個問題需要重點考慮：
（1）屏蔽材料本身的屏蔽效能；
（2）屏蔽體上有開孔或其他不連續性時的屏蔽效能。

        理論上，一個完整的、沒有縫隙或開孔的屏蔽體的屏蔽效能是**確定的，接下來的問題就是慮不連續性和開孔對屏蔽效能的影響。屏蔽效能的大小隨著頻率、屏蔽體的幾何結構、被測量的場在屏蔽體中的位置、被衰減的場的類型、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會產生兩種類型的損耗：金屬表面能夠反射部分電磁波，這部分損耗稱為反射損耗；其他進入金屬的電磁波在穿過介質時被衰減，這部分通常稱為吸收損耗（或稱為穿過損耗）。無論是近場還是遠場、電場或是磁場都會產生吸收損耗，而反射損耗則取決于波阻抗以及場的類型。

       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為單位來表示。假若吸收損耗大于9dB（也有資料說明是15dB），那么多次反射因數B可以忽略不計。從實際工程實踐結果來看，對于電場和平面波，校正因數B也可以忽略不計。

近場和遠場

      在討論結構的屏蔽設計時，必須要考慮場的特性，即對結構屏蔽體而言，所屏蔽的場是遠場還是近場；而場的特性取決于源、源周圍的介質和源到觀察點的距離等因素。在距離源比較近的點，場的特性主要由源的特性決定；如果是在距離源比較遠的點，那么場的特性主要取決于場傳輸過程中所經由的介質。所以，輻射源周圍的空間可劃分為2個區域。距離源比較近的區域稱之為近場或感應場；到源的距離大于λ/2π（λ為波長）的區域稱之為遠場或輻射場；而接近λ/2π的區域則是遠場與近場的過渡區域（這個分界點到源的距離近似等于1/6波長）。

波阻抗與觀察點到源的距離和場特性之間的關系：

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

波阻抗與觀察點到源的距離和場特性之間的關系：
      對于磁場占優勢的情況，例如環狀天線產生的場，靠近天線的區域波阻抗為低阻。隨著觀察點與源之間距離的增大，磁場以1/r3大小的速率衰減，而電場以1/r2大小的速率衰減，所以波阻抗隨著觀察點到源的距離的增加而逐漸增大，并在該距離等于λ/2π時近似等于自由空間的波阻抗；在遠場條件下，電場和磁場衰減的速率都等于1/r。