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电磁屏蔽中的一般概念及技术方法

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摘要：电子设备已被广泛应用于生产生活各个方面。由于设备的小型化、集成化程度越来越高，设备之间的相互电磁干扰(EMI)也成为一个重要的问题。为此，国际组织提出了一系列技术规章，要求电子产品符合严格的磁化系数和发射准则。符合这些规章的产品称为具有电磁兼容性EMC(Electromagnetic Compatibility)。EMC是指设备在电磁环境中的适应能力，为了满足EMC 的技术要求，在电子设备及系统中广泛采用了电磁屏蔽技术。

关键词：电磁兼容性；电磁屏蔽；吸收损耗；反射损耗

一、引言

电磁兼容性(EMC)是指“一种器件、设备或系统的性能，它可以使其在自身环境下正常工作并且同时不会对此环境中任何其它设备产生强烈电磁干扰(IEEE C63．12—1987)。”所有电器和电子设备工作时都会有间歇或连续性电压电流变化，导致在不同频率内或一个频带间产生电磁能量，而相应的电路则会将这种能量发射到周围的环境中。仪器之间的这些高频干扰被称为电磁干扰(EMI)。

EMI有两条途径离开或进入一个电路：辐射和传导。信号辐射是藉由外壳各种缺1：3泄漏出去；而信号传导则藉由耦合到电源、信号和控制线上离开外壳，在开放的空间中自由辐射，从而产生干扰。

很多EMI抑制都采用外壳屏蔽和缝隙屏蔽结合的方式来实现，所谓屏蔽就是在两个空间区域间加以金属隔离，用以控制区域间电场或磁场的传播采用屏蔽材料是一种有效降低EMI的方法。如今已有多种外壳屏蔽材料得到广泛使用，从金属罐、薄金属片和箔带到在导电织物或卷带上喷射涂层及镀层(如导电漆及锌线喷涂等)。屏蔽效果随频率、屏蔽体几何形状、屏蔽介质等的不同而变化，本文以简单的平面薄板对屏蔽进行分析，以讨论一般的屏蔽概念。

二、屏蔽效果

场的特性由源、介质、空间距离等特性决定。在源的附近(距离小于X／27r)称为近场(感应场)，大于这一距离则称为远场(辐射场)。

电场(E)和磁场(H)的比值称为波阻(zw)。远场时E／H 等于介质特性阻抗(即在真空或空气中的波阻zO=3770)；近场时E／H 则取决于源的特性，如大电流低电压源(例如天线，E／H小于3770)，则近场为磁场；反之近场为电场。

一般的在EMI的频率低于1MHZ时，近场将延伸至50m甚至更远的距离，因此，在常见的仪器设备及其系统中，除非确定有远场干扰，均可看作近场影响。

本文也主要讨论近场干扰的屏蔽问题。屏蔽效果通常用被屏蔽后的电场或磁场被衰减的程度表示，其定义为：
电场：S = 20 log Eo／E1 (dB)

磁场：S= 20 log H0／H 1(dB)
其中，Eo(Ho)为人射场强，E (H )为从屏蔽体上发生的传播场强。当电磁波入射到金属表面时产生的损耗有两种：在金属表面的反射损耗和在金属内部传播并通过介质衰减的吸收损耗。反射损耗取决于场的形式和波阻，而吸收损耗则取决于介质的性质。
一种材料的总屏蔽效果等于吸收损耗(A)、反射损耗(R)及一个在薄层屏蔽体上多次反射的修正系数(B)的总和，即：
S = A + R + B (dB) (2— 3)
一般的，当吸收损耗A大于10dB时，修正系数B即可忽略不计。

三、吸收损耗A和反射损耗R

1．吸收损耗A
当电磁波通过介质时，其幅度以指数形式衰减(Hayt，1974)，产生这一损耗的原因是介质中的感应电流将产生欧姆损耗，并变为热能耗散。