電磁屏蔽

電磁兼容性（Electromagnetic Compatibility）縮寫EMC，就是指某電子設(shè)備既不干擾其它設(shè)備，同時也不受其它設(shè)備的影響。電磁兼容性和我們所熟悉的安全性一樣，是產(chǎn)品質(zhì)量最重要的指標(biāo)之一。若屏蔽體用來防止干擾場進(jìn)入被屏蔽空間，這種屏蔽結(jié)構(gòu)稱為被動屏蔽。安全性涉及人身和財產(chǎn)，而電磁兼容性則涉及人身和環(huán)境保護(hù)。電子元件對外界的干擾，稱為EMI(Electromagnetic Interference)；電磁波會與電子元件作用，產(chǎn)生被干擾現(xiàn)象，稱為

EMS（Electromagnetic Susceptibility）。例如，TV熒光屏上常見的“雪花”，便表示接受到的訊號被干擾。電磁屏蔽在空間某個區(qū)域內(nèi)，用以減弱由某些源引起的場強(qiáng)的措施。電磁波在通過金屬或?qū)﹄姶挪ㄓ兴p作用的阻擋層時，會受到一定程度的衰減，說明該阻擋層材料有屏蔽作用。在絕大多數(shù)情況下，屏蔽體可由銅、鋁、鋼等金屬制成，但對于恒定和極低頻磁場，也可采用鐵氧體等材料作為屏蔽體。在一個系統(tǒng)內(nèi)或不同系統(tǒng)間常會產(chǎn)生電磁噪聲或干擾而引起系統(tǒng)性能惡化，因此要求,①將電力線或磁力線限制在一定區(qū)域內(nèi)；②使某一區(qū)域不受外來電力線和磁力線的影響。

電磁場在導(dǎo)電介質(zhì)中傳播時，其場量（E和H）的振幅隨距離的增加而按指數(shù)規(guī)律衰減。

從能量的觀點看，電磁波在導(dǎo)電介質(zhì)中傳播時有能量損耗，因此，表現(xiàn)為場量振幅的減小。導(dǎo)體表面的場量較大，愈深入導(dǎo)體內(nèi)部，場量愈小。這種現(xiàn)象也稱為趨膚效應(yīng)。因此通過對電偶極子和磁偶極子所產(chǎn)生的場進(jìn)行分析,就可得出實際輻射源的遠(yuǎn)近場及波阻抗和遠(yuǎn)、近場的場特性，從而為屏蔽分類提供良好的理論依據(jù)。利用趨膚效應(yīng)可以阻止高頻電磁波透入良導(dǎo)體而作成電磁屏蔽裝置。它比靜電、靜磁屏蔽更具有普遍意義。電磁屏蔽是抑制干擾，增強(qiáng)設(shè)備的可靠性及提高產(chǎn)品質(zhì)量的有效手段。

合理地使用電磁屏蔽，可以抑制外來高頻電磁波的干擾，也可以避免作為干擾源去影響其他設(shè)備。如在收音機(jī)中，用空芯鋁殼罩在線圈外面，使它不受外界時變場的干擾從而避免雜音。音頻饋線用屏蔽線也是這個道理。若干擾源在屏蔽體內(nèi)部，屏蔽體用來防止干擾場泄露到外部空間，則稱這種屏蔽結(jié)構(gòu)為主動屏蔽。示波管用鐵皮包著，也是為了使雜散電磁場不影響電子射線的掃描。在金屬屏蔽殼內(nèi)部的元件或設(shè)備所產(chǎn)生的高頻電磁波也透不出金屬殼而不致影響外部設(shè)備。

防止或者減少電磁波侵入空間某些部位的措施。通常的辦法是用金屬網(wǎng)或者金屬殼將產(chǎn)生電磁波的區(qū)域與需防止侵入的區(qū)域隔開。例如某些儀器或儀表常安裝在金屬箱中，又如高電壓實驗室的墻壁內(nèi)及室頂中常埋設(shè)有金屬的屏蔽網(wǎng)，以防止或減少它所受到的干擾及它對其余區(qū)域的干擾。常選擇有較高的電導(dǎo)率和磁導(dǎo)率的導(dǎo)體作為屏蔽物的材料。因為高導(dǎo)電性材料在電磁波的作用下將產(chǎn)生較大的感應(yīng)電流。這些電流按照楞次定律將削弱電磁波的透入。采用的金屬網(wǎng)孔愈密,直到采用整體的金屬殼,屏蔽的效果愈好，但所費(fèi)材料愈多。為此，目前適用于一般建筑物的屏蔽技術(shù)就有必要解決只允許需要頻率的電磁波通過，對該頻以外的電磁波進(jìn)行屏蔽的技術(shù)問題。高導(dǎo)磁性的材料可以引導(dǎo)磁力線較多地通過這些材料，而減少被屏蔽區(qū)域中的磁力線。電磁波向大塊金屬透入時將不斷衰減，直到衰減為零。衰減的程度隨著材料的電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率及電磁波頻率的增加而加大。屏蔽的要求較高時往往采用多層屏蔽。例如有時采用鑄鐵、坡莫合金、電解銅3種材料制成多層屏蔽，以滿足導(dǎo)電、導(dǎo)磁等要求。但是實現(xiàn)完全的屏蔽是很難辦到的，因為被屏蔽的區(qū)域與其余區(qū)域之間往往仍需要有電路的連接，引線與引線、引線與外殼之間總存在著絕緣間隙，仍然為電磁波提供通道。即使對于完全封閉的金屬殼，在頻率極低的外部電磁場作用下，理論上內(nèi)部的磁通密度并不為零。

電磁屏蔽的材料

用什么材料作電磁屏蔽呢？因電磁波在良導(dǎo)體中衰減很快，把由導(dǎo)體表面衰減到表面值的1/e（約36.8%）處的厚度稱為趨膚厚度（又稱透入深度），用d表示，有其中μ和σ分別為屏蔽材料的磁導(dǎo)率和電導(dǎo)率。若電磁頻率f=100MHz，對銅導(dǎo)體（σ=5.8×107/·m，μ≈μo=4π×10-7H/m）可求出d=0．00667mm。可見良導(dǎo)體的電磁屏蔽效果顯著。由于輻射源分為近區(qū)的電場源、磁場源和遠(yuǎn)區(qū)的平面波，因此屏蔽體的屏蔽性能依據(jù)輻射源的不同，在材料選擇、結(jié)構(gòu)形狀和對孔縫泄漏控制等方面都有所不同。如果是鐵（σ=107/·m）則d=0.016mm。如果是鋁（σ=3.54×107/·m）則d=0.0085mm。