- 電磁波屏蔽的理論方法
現(xiàn)有的規(guī)范和標準對產品輻射的電場強度的極限值是在３m、１０m或３０m處規(guī)定的。為了EMC測試設備是否滿足這些標準，需要一塊能提供被測件與天線之間對應距離的足夠大的場地。EMC測試場地的背景電磁能量大大低于EMC測試范圍。
被EMC測設備所處的狀態(tài)必須與實際使用狀態(tài)相同，Ｉ／Ｏ接口與適當?shù)耐庠O連接。被測系統(tǒng)要放在轉臺上，這樣可以通過旋轉來找到最大輻射信號。轉臺與天線放在同一個地面上。這樣就可以測量系統(tǒng)工作時的輻射了。
這種測試也可以在半無反射室中進行，但一個合適的測試室其尺寸和成本都是可觀的。大多數(shù)輻射測試是在開闊場中進行，開闊場是精心選擇的，其電磁背景很低，周圍沒有反射物，如建筑物。
為了獲得不同材料的屏蔽效能，采用一些其它的測試方法。屏蔽盒是最先開發(fā)的方法之一。在密封的屏蔽盒內放置接收天線的裝置如圖１－５所示。這個盒子上有一個方形的開口，將它放置在屏蔽室內使外界干擾最小。屏蔽室內有信號發(fā)生器和發(fā)射天線。被測材料的樣品牢固地夾在盒子的開口上，記錄下發(fā)射天線處的場強和接收天線處的場強。這種材料的屏蔽效能就是兩個值的比值。純銅板可以用來作為參考值。圖１－６所示的四個屏蔽室的裝置可以用來提高測量精確度，并且拓寬測量的頻率范圍。
屏蔽的理論方法
電磁波理是經典的理論。麥克斯威爾、法拉第和其它人在電子學之前就建立了描述電場和磁場的基本方程式。然而，對實際中的復雜硬件幾乎不能直接應用這些方程式。電場和磁場的衰減用從試驗中得到的方程式能夠更好的表達，這些方程式在屏蔽的設計中廣泛應用。
有許多因素會影響電磁能量源周圍的場。源的種類賦予了場一些特征，如輻射幅度。距離源的距離和電磁波傳輸?shù)拿浇榈奶匦远紩绊憟雠c屏蔽之間的相互作用。
在電磁屏蔽中，波阻抗Zw是聯(lián)系這些參數(shù)的有用的概念。波阻抗定義為電場E與磁場H的比值。
源上的驅動電壓決定了干擾的特性。例如，環(huán)天線中流動的電流與較低的驅動電壓對應。結果是在天線附近產生較小的電場和較大的磁場，具有較低的波阻抗。另一方面，四分之一波長的距離上，所有源的波的阻抗趨近于自由空間的特征阻抗，377歐姆。這時，稱為平面波，作為參考，1MHz的波長是300m。
按照到源的距離，電磁波可以進一步分為兩種，近場和遠場。兩種場的分界以波長λ除以2π的距離為分界點。λ/2π附近的區(qū)域稱為過渡區(qū)。源與過渡區(qū)是近場，超過這點為遠場。近場波的特性主要由源特性決定，而遠場波的特性由傳播媒介決定。如果源是大電流、低電壓。則在的近場以磁場波為主。高電壓、小電流的源產生電場為主的波。
在設計屏蔽控制輻射時，這個概念十分有用。由于這時屏蔽殼與源之間的距離通常在厘米數(shù)量級，相對于屏蔽電磁波為近場的情況。在遠場，電場和磁場都變?yōu)槠矫娌?，即，波阻抗等于自由空間的特性阻抗。
知道干擾輻射的近場波阻抗對于設計控制方法是十分有用的。用能將磁通分流的高導磁率鐵磁性材料可以屏蔽200KHz以下的低阻抗波。反過來，用能將電磁波中電矢量短路的高導電性金屬能夠屏蔽電場波和平面波。入射波的波阻抗與屏蔽體的表面阻抗相差越大，屏蔽體反射的能量越多。因此，一塊高導電率的薄銅片對低阻抗波的作用很小。
對于任何電磁干擾，屏蔽作用由三種機理構成。入射波的一部分在屏蔽體的前表面反射，另一部分被吸收，還有一部分在后表面反射，如圖1-7所示。
屏蔽效能SE等于吸收因子A加上反射因子R，加上多次返射修正因子B，所有因子都以dB表示。SE=A+R+B
表1.10和表1.11給出了不同的屏蔽效能，吸收損耗的計算公式如下：
A=1.13t
式中；t-屏蔽厚度，cm;
μr-屏蔽材料的相對導磁率；
σr-屏蔽材料的相對導電率；
f-頻率，Hz。
由于吸收主要由屏蔽厚度產生的，吸收因子對所有類型的電磁波都一樣，與近場還是遠場無關。
以下是計算平面后反射損耗的公式，等于電場波和磁場波有類似的公式。
R=168101g(μrf/σr)dB
表1.12給出了一些常用屏蔽材料的相對導電率和導磁率。
如果吸收因子6dB以上，多次反射因子B可以忽略，僅當屏蔽層很薄或頻率低于20KHz時，B才是重要的。在設計磁屏蔽時，特別是14KHz以下時，除了吸收損耗外，其它因素都可以忽略。同樣，在設計電場或平面波屏蔽時，只考慮反射因子。
當一束電磁波碰到屏蔽體時，在表面上感應出電流。屏蔽的一個作用是將這些電流在最小擾動的情況下送到大地，如果在電流的路徑上有開口，電流受到擾動要繞過開口。較長的電流路徑帶來附加阻抗，因此在開口上有電壓降。這個電壓在開口上感應出電場并產生輻射。當開口的長度達到λ/4時，就變成效率很高的輻射體，能夠將整個屏蔽體接收到的能量通過開口發(fā)射出去。為了限制開口效應，一個一般的規(guī)則是，如果屏蔽體的屏蔽效能要達到60dB，開口長度在感興趣的最高頻率處不能超過0.01λ。每隔一定間隔接觸的復合或用指形簧片連接的縫隙可以作為一系列開口來處理。
值得指出的是，材料本身的屏蔽特性并不是十分重要的，相比之下縫隙開口等屏蔽不連續(xù)性是更應該注意的因素。
所有從事電氣或電子設備設計的工程師都應該認識到他們所開發(fā)的項目的電磁兼容性要求。為了用較低的成本來解決這些問題，必須在項目的初期就考慮適當?shù)腅MC措施來滿足相關的標準。雖然仔細地進行電路設計能夠有效一減小電磁發(fā)射和敏感度，但本文后面所詳細介紹的有關實際屏蔽技術的資料將使你在每一個特殊項目中采取一種適當?shù)钠帘巍?br />
