屏蔽是解決電磁兼容問題的關鍵技術

屏蔽是解決電磁兼容問題的關鍵技術。 電磁屏蔽的方法就是以金屬或者磁性材料來隔離電磁干擾由一個區(qū)域向另一個區(qū)域感應或輻射傳播。 一般分為兩種類型：一種是靜電屏蔽，主要是防止靜電場和恒定磁場的影響。另一種是用于防止交變電場、交變磁場、交變電磁場的影響。 對電磁波產生衰減作用就是電磁屏蔽，電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為屏蔽前的電場強度和磁場強度；E2和H2為屏蔽后的電場強度和磁場強度。 屏蔽體的屏蔽效能包含吸收損耗A、反射損耗R、多次反射損耗B三部分，即 SE=20lgA+20lgR dB（一般多次反射損耗忽略不計），所以在實際的設計中考慮吸收損耗和反射損耗。吸收損耗估算公式為：

其中，t為屏蔽體厚度，f入射波頻率，μr：相對磁導率，σr：相對電導率。吸收損耗與屏蔽導體的電導率、磁導率、厚度、工作頻率成正比，但是實際中材料的電導率和磁導率不能兼顧，例如銅的導電性很好，但導磁性很差，因為屬于反磁物質。鐵屬于鐵磁物質，導磁性很好，但導電性較差。所以要用哪種材料，需要根據屏蔽設計主要依賴反射損耗還是吸收損耗來側重導電性還是導磁性。 反射損耗估算公式為：

其中，Z0：自由空間波阻抗；Zs：屏蔽體波阻抗，μr：相對磁導率，σr：相對電導率，

。反射損耗除了和電導率、磁導率有關，還和波阻抗（E/H)有關，這是決定屏蔽效能很關鍵的參數，原因是在近場波阻抗并不是一個定值（參考下圖波阻抗曲線圖）。遠場：d＞?/2π，電磁波稱為平面波，波阻抗是恒定的377Ω；近場：d＜?/2π，波阻抗是由輻射源特性和頻率決定的。

我們在PCB上面評估屏蔽效能時，大部分情況是面臨的近場，因為按照輻射測試頻率范圍30MHz-1GHz來看，1GHz的遠近場分界為0.04米（?/2π），在PCB上面基本都是小于4cm高的屏蔽結構。還可以看到，由于波阻抗Z0=E/H,則有，當Z＜377Ω時，以磁場輻射源為主，也就是電流環(huán)主要是磁場輻射源；當Z＞377Ω時，以電場輻射源為主，也就是電偶極子主要是電場輻射源。 根據反射損耗估算公式，一方面，想要較大的衰減，較大的波阻抗有利。很顯然，偶極子輻射模型在近場有最大的波阻抗，所以對于偶極子的屏蔽以反射損耗為主。另一方面，反射損耗與磁導率成反比，與電導率和距離成正比，所以我們需要選擇電導率高的材料，而且屏蔽體越近越好。 電流環(huán)輻射模型由于在近場的波阻抗較小，不利于反射損耗，應以吸收損耗為主，特別是頻率較高時，材料方面應該選擇導磁率和導電率都較高的復合材料。 下表為常見屏蔽材料的導磁和導電性能，僅供參考。

想要好的屏蔽效能，需要弄清楚輻射源特性、干擾頻率、材料的導電率和磁導率、材料的厚度等等的影響，總之想要獲得理想的屏蔽效果，并不簡單，不是隨意“蓋床棉被就好了”。文章肯定還有很多不完善的地方，讓我們在實踐中驗證。