一文了解电磁兼容屏蔽的概念及原理

电磁兼容屏蔽的定义就是用导电或导磁的材料制成的金属屏蔽壳体，将电磁骚扰源限制在一定范围内，形成电磁隔离，即其内的电磁场不能超出这一区域，而外来的辐射电磁场不能进入这一区域或者进入该区域的电磁能量将受到很大衰减。

在空间中的两个区域之间插入一块金属隔板就可以形成一个屏蔽体，这种方法通常用于控制电场和磁场从一个区域向另一个区域的传播，这也是电子/电气产品在结构EMC设计中通常接触的。如果屏蔽体能够那样将噪声源包围起来，电磁场就被限制在屏蔽体所形成的腔体内部，这种方法可以为所有在屏蔽体外的敏感型设备提供电磁保护；同样也可以将电磁辐射限制在某个区域之外，但是这种措施只能保护处于屏蔽体内的设备。

从系统总体设计的角度来看，屏蔽噪声源的效果要好于屏蔽被 干扰对象的效果。但在实际应用中，有一些“源”是允许辐射的（如广播站、雷达等），这个时候就需要对被 干扰对象单独进行屏蔽处理。

屏蔽效能
在度量屏蔽体或壳体的屏蔽性能好坏时，有一个非常重要的概念——屏蔽效能。

通常，使用屏蔽体使电场强度或磁场强度削减的程度来表示屏蔽效能，一般以分贝（dB）为单位来表示，这种表示方法非常方便。有了它，能够很容易地用加法来表示多种屏蔽方法所产生的总屏蔽效能。

下面将详细讨论近场与远场条件下的屏蔽效能，一般采取两种方法来分析确定屏蔽效能：一种方法是应用电路理论，另一种则是应用场的理论。根据电路理论，噪声场会在屏蔽体上产生感应电流，反过来这个电流产生另一个与原来的场方向相反的场，所以在场中的某些区域趋向于与原来存在的场抵消，本规范中主要述及场理论分析。 

在进行屏蔽设计时，有两个问题需要重点考虑：
（1）屏蔽材料本身的屏蔽效能；
（2）屏蔽体上有开孔或其他不连续性时的屏蔽效能。

理论上，一个完整的、没有缝隙或开孔的屏蔽体的屏蔽效能是唯一确定的，接下来的问题就是虑不连续性和开孔对屏蔽效能的影响。屏蔽效能的大小随着频率、屏蔽体的几何结构、被测量的场在屏蔽体中的位置、被衰减的场的类型、电磁波的入射方向和电磁波的极化方向等因素的变化而变化。

电磁波入射到金属表面时会产生两种类型的损耗：金属表面能够反射部分电磁波，这部分损耗称为反射损耗；其他进入金属的电磁波在穿过介质时被衰减，这部分通常称为吸收损耗（或称为穿过损耗）。无论是近场还是远场、电场或是磁场都会产生吸收损耗，而反射损耗则取决于波阻抗以及场的类型。

总而言之，任何一种导体材料的总屏蔽效能等于吸收损耗（A）加上反射损耗（R）以及一个考虑薄屏蔽体中多次反射的校正因数（B），即总屏蔽效能表示为下面的表达式：上式中的所有项必须以dB为单位来表示。假若吸收损耗大于9dB（也有资料说明是15dB），那么多次反射因数B可以忽略不计。从实际工程实践结果来看，对于电场和平面波，校正因数B也可以忽略不计。

近场和远场

在讨论结构的屏蔽设计时，必须要考虑场的特性，即对结构屏蔽体而言，所屏蔽的场是远场还是近场；而场的特性取决于源、源周围的介质和源到观察点的距离等因素。在距离源比较近的点，场的特性主要由源的特性决定；如果是在距离源比较远的点，那么场的特性主要取决于场传输过程中所经由的介质。所以，辐射源周围的空间可划分为2个区域。距离源比较近的区域称之为近场或感应场；到源的距离大于λ/2π（λ为波长）的区域称之为远场或辐射场；而接近λ/2π的区域则是远场与近场的过渡区域（这个分界点到源的距离近似等于1/6波长）。

波阻抗与观察点到源的距离和场特性之间的关系：

电场E对磁场H的比值在物理学上称为波阻抗。在远场条件下，波阻抗E/H的大小等于介质的特性阻抗（例如，在空气或自由空间中，波阻抗E/H=Z0=377Ω）；而近场条件下，波阻抗E/H的大小由源的特性和源到场中观察点的距离决定。如果源具有大电流、低电压特性，那么近场主要是磁场；反之如果源具有高电压、小电流特性，则近场主要是电场。 

波阻抗与观察点到源的距离和场特性之间的关系：
对于磁场占优势的情况，例如环状天线产生的场，靠近天线的区域波阻抗为低阻。随着观察点与源之间距离的增大，磁场以1/r3大小的速率衰减，而电场以1/r2大小的速率衰减，所以波阻抗随着观察点到源的距离的增加而逐渐增大，并在该距离等于λ/2π时近似等于自由空间的波阻抗；在远场条件下，电场和磁场衰减的速率都等于1/r。