1 引言

    在人類進入信息化社會的今天，電磁波作為一種資源已在0Hz~400 GHz的寬頻率范圍內(nèi)廣泛地應(yīng)用在電子設(shè)備中，隨之而來的電滋干擾電就從低頻到微波波段，無孔不入地輻射或傳導(dǎo)給運行中的設(shè)備和周圍的環(huán)境，給設(shè)備、系統(tǒng)及生態(tài)帶來了越來越嚴重的危害。一種嶄新的電子產(chǎn)品，無論是走向國內(nèi)市場還是國際市場，首先必須符合與該產(chǎn)品相關(guān)的電磁兼容要求。根據(jù)國家技術(shù)監(jiān)督局稱，傳導(dǎo)干擾曾使60％以上的國產(chǎn)PC步入不合格的行列，而傳導(dǎo)干擾只是電子產(chǎn)品電磁兼容的一個指標。電磁兼容已經(jīng)成為制約我國電子產(chǎn)品出口的技術(shù)壁壘。電磁兼容一般指電氣及電子設(shè)備在共同的電磁環(huán)境中能執(zhí)行各自功能的共存狀態(tài)，即要求在同一電磁環(huán)境中，各種電子設(shè)備能正常工作而又互不干擾，達到兼容狀態(tài)。 2 電磁屏蔽理論

2．1 電磁屏蔽的分類

    電磁屏蔽就是以金屬隔離的原理來控制電磁波由一個區(qū)域向另外一個區(qū)域感應(yīng)或傳播的方法。

    屏蔽一般分為兩種類型：一種是靜電屏蔽，主要用于防止靜電場和恒定磁場的影響，這種屏蔽需要完善的屏蔽體和良好的接地。另一類是電磁屏蔽，主要用于防止交變電場、交變磁場及交變電磁場的影響，電磁屏蔽不但要求良好的接地，而且要求屏蔽體具有良好的電連續(xù)性，最好不能有導(dǎo)體穿過屏蔽體。

2．2 屏蔽效能計算

    屏蔽體的有效性用屏蔽效能來度量，屏蔽效能是指沒有屏蔽時空間某個位置的電磁強度E1或磁場強度H1與有屏蔽時該位置的電場E2或磁場H2的比值。它表征屏蔽體對電磁波的衰減程度，通常情況下屏蔽效能ES用分貝表示，即

    目前的屏蔽效能公式一般由謝昆諾夫公式給出，即

    A是吸收損耗，有電磁波通過屏蔽體的熱損耗引起，即

    R是反射損耗，由于屏蔽的阻擋，一部分入射波

    圖1為金屬板內(nèi)部多重反射損耗B與吸收損耗A的關(guān)系，當A>10dB時，可以從圖中得出B近似為0。在對屏蔽的計算要求不是太精確的情況下，B可以不計。 

    以上公式是假設(shè)屏蔽板是電薄的無限大平面和入射波是橫電磁波條件下的屏蔽效能。而在實際設(shè)計中，主要是對一些特殊部件進行小范圍的屏蔽，當屏蔽體為圓柱形時，

    在式(7)、(8)中，K是屏蔽層的厚度T同圓柱半徑R的比值。D叫作去磁因子，它是L／R的函數(shù)，其對應(yīng)關(guān)系如圖2所示。 

    μ是磁滲透因子，它同屏蔽層的磁均強度Bm的對應(yīng)關(guān)系如圖3所示。

    對于同心同屏蔽材料的兩層圓柱筒屏蔽的情況用以下公式表示： 

    從以上公式可以計算出各種屏蔽材料的屏蔽效能，為了方便設(shè)計，給出下面的一些定性的結(jié)論：

1)屏蔽效能與屏蔽體到輻射源的距離有關(guān)，距離越大，屏蔽效能越好。 

2)當干擾電磁場的頻率較高時，利用低電阻率的金屬材料所產(chǎn)生的渦流起對外來電波的抵消作用，從而達到屏蔽的效果。

3)當干擾電磁波的頻率較低時，采用高導(dǎo)磁率的材料，從而使磁力線限制在屏蔽體的內(nèi)部，防止擴散到屏蔽的空間去。

4)同一種屏蔽材料對電場波的屏蔽最高，對磁場波的屏蔽最低，即磁場波最難屏蔽，同時，注意屏蔽材料在不同頻段的特性有所不同。例如，鐵磁性材料在低頻時的磁導(dǎo)率高，吸收損耗大，所以，低頻屏蔽體一般用鐵磁材料，但到高頻時，鐵磁材料的相對磁導(dǎo)率隨著頻率的升高而下降，而屏蔽材料的反射損耗隨著頻率的升高而變大，所以，高頻時選用良導(dǎo)體為屏蔽體。 5)在某些場合，如果要對高頻和低頻的電磁場都有良好的屏蔽效果時，往往采用不同的金屬材料組成多層屏蔽。若屏蔽外部強磁場，則外部用不易飽和的高磁導(dǎo)率的材料，內(nèi)部用易飽和的高磁導(dǎo)率的材料；若屏蔽內(nèi)部的強磁場，則材料的選擇與上述相反。

6)對于雙層或多層屏蔽不能進行多點電接觸，否則，就相當于一層屏蔽。為了得到最佳的屏蔽效果，對都是鐵磁材料的屏蔽層，屏蔽層之間的距離等于每層屏蔽材料的厚度。屏蔽層是鐵磁材料與導(dǎo)電材料共同構(gòu)成的多層屏蔽時，屏蔽層間不應(yīng)有間隙。 7)進行磁屏蔽時，要根據(jù)所要屏蔽器件的形狀或其他要求把屏蔽體做成不同的形狀，因此，要對材料進行退火處理，而退火處理對材料的磁導(dǎo)率有很大的影響，退火工藝的不同對磁導(dǎo)率的影響也不同。同時，制作過程中對材料的拉伸也會對材料的磁導(dǎo)率有一定的影響。 

3 孔洞和縫隙的電磁泄露與對策

    一般的金屬材料都可以提供100dB以上的屏蔽效能，而一般的電器有幾十dB的屏蔽效能就可以滿足需要，但事實是采用一般的屏蔽方法很難滿足電器的屏蔽要求，其中，主要的原因就是屏蔽體的導(dǎo)電不 
連續(xù)性造成的，也就是屏蔽體上的孔或者是縫隙引的。 

    由小孔耦合理論可知，孔泄露出去的場等于小孔中心處的等效電偶極矩和等效磁偶極矩所產(chǎn)生的場。當孔洞的線長為λ/2的整數(shù)倍時，可以將激勵孔洞的能量全部輻射出去。對于有單一孔洞的屏蔽體，其最小的屏蔽效能如下所述。

    在遠場中，即屏蔽體離源的距離小于λ/2π時，孔洞的電磁屏蔽公式是

    由以上分析可知，對于有孔或縫隙的屏蔽應(yīng)該注意以下事項： 

1)在孔洞面積相同的情況下，圓孔的屏蔽效果比方孔的屏蔽效果好。因為面積相同的情況下圓孔的線徑最短。

2)減小孔洞或縫隙的數(shù)目，應(yīng)采用盡可能合理的裝備結(jié)構(gòu)使孔洞或縫隙的數(shù)目最小。

3)在滿足要求的情況下，用多個小孔代替一個大孔。如果屏蔽上的孔徑大于λ/2時，屏蔽材料的實際屏蔽效能已很小。 

4)不同面上的孔洞不會增加泄露，因為其輻射來源于不同的方向。因此，可以把孔分布在不同的面上，或者把孔分布在與主要的干擾電磁波垂直的面上。

5)縫隙導(dǎo)磁的重要原因是縫隙處的電氣性能不連續(xù)，其根本原因是縫或者是孔處的阻抗發(fā)生了變化，因此，可以在縫隙中加導(dǎo)電襯墊以保證縫隙處的電氣連續(xù)性或者說是把縫或者是孔處的阻抗變化減小。 6）增加縫隙的長度或孔的深度。上面的式(13)、(14)、（15）和（16）是在假設(shè)屏蔽體的電厚度可以省略的情況下得到的，增加縫隙的長度或孔的深度可以增加縫隙處的電容而減小縫隙處的接觸電阻，使屏蔽效能增加。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(dǎo)，而波導(dǎo)在一定的條件下可以對其內(nèi)傳播的電磁波進行衰減。當縫隙長度為波長的一半時，RF波長開始以20dB／10倍頻的速率衰減。當縫隙的長度是電磁波透入深度的π倍時，縫隙漏出的磁場強度同金屬吸收衰減后的磁場強度相同。在相同孔徑下，頻率越高，衰減就越嚴重，因為它的波長越短。

7)從原理上說，屏蔽材料越厚越好，但是，對于工程而言，只要屏蔽材料的厚度是需要屏蔽的頻率進入材料深度的1．5倍就夠了。頻率進入材料的厚度為：

8)對于穿過屏蔽體的導(dǎo)線，如果導(dǎo)線中的信號是低頻信號，就用電容器濾波。當導(dǎo)線中的信號是高頻信號時，一般是在外面套一根屏蔽套，并使屏蔽套360°焊接接地，因為穿過屏蔽體的導(dǎo)線相當于一個小的發(fā)射電臺。 

4 結(jié)束語 

    以上分析了影響電磁屏蔽效果的一些因素及相應(yīng)的解決方法，如果能在屏蔽的生產(chǎn)、使用、維護中充分地應(yīng)用這些措施，電磁的屏蔽效能一定會有較大的改進。 但是，我們也要認識到電磁兼容性控制是一項系統(tǒng)工程，應(yīng)該在系統(tǒng)設(shè)計、研制、生產(chǎn)、使用與維護的各個階段充分地考慮和實施才可能有效。隨著電子設(shè)備工作速度越來越高，電磁干擾及抑制問題日益突出。在不久的將來，EMC科學(xué)將會形成高度綜合、完整的一大學(xué)科。同時，EMC的預(yù)測、協(xié)調(diào)、監(jiān)控、應(yīng)用等會得到飛速發(fā)展。