屏蔽是解决电磁兼容问题的关键技术-电子发烧友网

屏蔽是解决电磁兼容问题的关键技术。电磁屏蔽的方法就是以金属或者磁性材料来隔离电磁干扰由一个区域向另一个区域感应或辐射传播。一般分为两种类型：一种是静电屏蔽，主要是防止静电场和恒定磁场的影响。另一种是用于防止交变电场、交变磁场、交变电磁场的影响。对电磁波产生衰减作用就是电磁屏蔽，电磁屏蔽作用的大小用屏蔽效能度量，用SE表示。SE=20lg（E1/E2）dB或SE=20lg（H1/H2）dB其中，E1和H1为屏蔽前的电场强度和磁场强度；E2和H2为屏蔽后的电场强度和磁场强度。屏蔽体的屏蔽效能包含吸收损耗A、反射损耗R、多次反射损耗B三部分，即 SE=20lgA+20lgR dB（一般多次反射损耗忽略不计），所以在实际的设计中考虑吸收损耗和反射损耗。吸收损耗估算公式为：

其中，t为屏蔽体厚度，f入射波频率，µr：相对磁导率，σr：相对电导率。吸收损耗与屏蔽导体的电导率、磁导率、厚度、工作频率成正比，但是实际中材料的电导率和磁导率不能兼顾，例如铜的导电性很好，但导磁性很差，因为属于反磁物质。铁属于铁磁物质，导磁性很好，但导电性较差。所以要用哪种材料，需要根据屏蔽设计主要依赖反射损耗还是吸收损耗来侧重导电性还是导磁性。反射损耗估算公式为：

其中，Z0：自由空间波阻抗；Zs：屏蔽体波阻抗，µr：相对磁导率，σr：相对电导率，

。反射损耗除了和电导率、磁导率有关，还和波阻抗（E/H)有关，这是决定屏蔽效能很关键的参数，原因是在近场波阻抗并不是一个定值（参考下图波阻抗曲线图）。远场：d＞ג/2π，电磁波称为平面波，波阻抗是恒定的377Ω；近场：d＜ג/2π，波阻抗是由辐射源特性和频率决定的。

我们在PCB上面评估屏蔽效能时，大部分情况是面临的近场，因为按照辐射测试频率范围30MHz-1GHz来看，1GHz的远近场分界为0.04米（ג/2π），在PCB上面基本都是小于4cm高的屏蔽结构。还可以看到，由于波阻抗Z0=E/H,则有，当Z＜377Ω时，以磁场辐射源为主，也就是电流环主要是磁场辐射源；当Z＞377Ω时，以电场辐射源为主，也就是电偶极子主要是电场辐射源。根据反射损耗估算公式，一方面，想要较大的衰减，较大的波阻抗有利。很显然，偶极子辐射模型在近场有最大的波阻抗，所以对于偶极子的屏蔽以反射损耗为主。另一方面，反射损耗与磁导率成反比，与电导率和距离成正比，所以我们需要选择电导率高的材料，而且屏蔽体越近越好。电流环辐射模型由于在近场的波阻抗较小，不利于反射损耗，应以吸收损耗为主，特别是频率较高时，材料方面应该选择导磁率和导电率都较高的复合材料。下表为常见屏蔽材料的导磁和导电性能，仅供参考。