电磁屏蔽知多少

大家好，小科来为大家解答以上问题。电磁屏蔽知多少这个很多人还不知道，现在让我们一起来看看吧！

1、原文来自微信官方账号：工程师看海。

2、无论什么电子产品，EMC永远是它需要面对的问题，而EMC就是电磁兼容，也就是电磁兼容。可以分为两部分：EMC(电磁敏感度)电磁抗扰度和EMI(电磁干扰)电磁干扰。一个是评价产品本身的稳定性，一个是评价产品的外部噪声水平，这两个都是产品质量的重要指标。以手机为例，介绍了电磁兼容和静电浪涌的基本原理和常用解决方案，有助于指导工程师的PCB布局，解决实际的电磁兼容问题。

3、任何事物都有干扰，只有干扰才能使其抗干扰，解决EMC问题有三大方向。围绕这三个方向，可以想出许多解决方案。太极生两仪，两仪生四象，四象生八卦，八卦千变万化。这三个方向分别是干扰源、干扰传播路径和干扰接收方。

4、世界上没有无缘无故的爱和恨。先说干扰源。

5、根据干扰传播路径，干扰分为空间干扰和传导干扰两种，不同的路径有不同的干扰源。

6、先说空间干扰。下图是三类空间干扰的示意图，分别是静电耦合、电磁耦合和无线电波的电磁耦合。干扰源产生的噪声通过这三条空间路径影响接收电路，进而引起系统异常。

7、1.静电耦合

8、静电耦合对电场敏感。一般是电压高，电流低。其简化模型如下：通过干扰方与受害方的电容耦合，干扰方产生的电场会通过电容(pF级)作用于受害方，进而在受害方产生噪声，这就是静电干扰。

9、如果受害者阻抗大，干扰也会变大，这也是高阻抗电路更容易接收噪声的原因之一。

10、那么有哪些手段可以缓解静电耦合带来的干扰呢？

11、增加间距。

12、通过降低耦合电容，可以降低干扰。

13、缩短联轴器长度。

14、减少两条走线平行部分的长度相当于减少并联电容，从而减少耦合电容引起的干扰。

15、静电屏蔽。

16、金属接地屏蔽屏蔽干扰方和受害方，如下图所示。

17、降低干扰源电压。

18、在干扰源处过滤。

19、2.磁场耦合

20、有爱有恨，有电容有电感。它们是双重设备。电磁耦合基于电感耦合。电压低电流大时，导线流过电流会产生磁场，磁场通过互感作用在受损线路上，从而产生干扰。这就是磁场耦合。

增加间距。

通过减小互感系数，来降低干扰。

缩短耦合长度，垂直交叉走线。

减小两条走线平行部分的长度，相当于减少了互感。

电磁屏蔽。

通过金属板涡流阻断磁场，可以不接地，如果金属板用于回流，则接地。

降低干扰源电流。

在干扰源源端滤波。

30、3. 电磁耦合与天线

静电耦合和磁场耦合对距离很敏感，属于近距离干扰，增加距离可以大幅降低干扰，但是无线电波的干扰，属于远距离干扰，对距离并不是很敏感。

天线可以产生无线电波，天线可以分为偶极子天线和环形天线两种，如下图所示，这些天线既可以发射信号，又可以接收信号（拾取噪声），因此，作为发射天线时，我们要尽量避免天线产生干扰；对于受害器件而言尽量避免内部设计产生无用的天线，导致拾取到无线电波干扰。

偶极子天线对电压敏感，环形天线对电流敏感。

4. 偶极子天线

对于偶极子而言，长度为1/2波长时更容易发生无线电波，比如对于750MHz信号而言，被发射到空中后的速度为光速3*10^8 m/s，波长就是400mm，波长的一半就是200mm，所以如果天线长度小于200mm就有助于减小干扰；

λ=C/f，λ:波长；C:速度；f:频率

在天线前面加入LC滤波器，既可以抑制高频谐波降低EMI，又可以做阻抗匹配实现最佳发射功率。

我们在走线时也要避免出现单独线头，这种线头可能成为发射或接收天线。

5. 环形天线

很多基于法拉第电磁感应定律的磁场检测设备，就是使用探查线圈来拾取磁场。环形天线既可以发射电波又可以接收电波，降低发射环形天线的面积，是降低干扰的有效方法之一。我们PCB layout时也要缩短走线长度，避免形成发射或接收的环形天线。

5. 近场与远场

近场与远场是一对非常重要的概念，对于指导我们优化EMC有重要作用。

近场与远场的分界线是d=λ/2π，λ是波长，当天线距离小于d时是近场，大于d时是远场。

图来自村田官网

偶极子近场范围内电场更强，电场随距离衰减更快。

环形天线近场范围内磁场更强，磁场随距离衰减更快。

但不管是偶极子天线还是环形天线，在远场范围内，电、磁场随距离衰减速度一致，此时的波阻抗为377Ω，这是重要的参数，后面会用到。

51、6. 空间传导噪声抑制

对于静电耦合和电磁耦合的噪声抑制方法，前文已经介绍了，这里不做赘述，这部分介绍屏蔽材料对电波干扰的抑制，也叫做电磁屏蔽。

屏蔽效果可以用SE = R + A近似表示，R表示反射损耗，A表示衰减损耗。

反射损耗R是利用阻抗不匹配，将噪声反射，来抑制干扰，和阻抗非常相关，记不记得前文的377Ω？一会就会用到。

而衰减损耗是利用高频趋肤效应来衰减电磁波，和屏蔽材料、频率有关。

前文提到过远场波阻抗是377Ω，而铜板等屏蔽材料是高电导率材料，其阻抗非常非常小，10MHZ时，铜的固有阻抗大约只有1mΩ，相差了30万倍，铁的阻抗也非常小，远场波阻抗与屏蔽材料阻抗差距巨大，产生反射，因此单看反射系数，就可以达到100dB的衰减效果。

如果使用导电率更高的材料，反射损耗就更多，屏蔽效果就越好。

从下图也可以看出，使用更厚的材料，衰减损耗就更多，屏蔽效果也越好。

图来自村田官网

趋肤深度是评价趋肤效应强度的参数，相同尺寸的不同材料，趋肤深度更小的材料对干扰衰减更强，抑制干扰的效果越好。

下图是本节重点！

铁的电导率比铜低，但磁导率比铜高。

从下图可以解读出，相同频率时，铁比铜趋肤深度更小，即由于铁的磁导率高，衰减损耗更大，衰减损耗引起的抗干扰效果更好。

从上图还可以解读出，频率越高，趋肤深度就越小，因此高频时即使用非常薄的金属材料就可以实现良好的屏蔽效果。

但是！

如果频率很低，那么趋肤深度就很大，抑制低频干扰需要非常厚的屏蔽材料，此时使用高磁导率的铁等材料屏蔽效果更好。

高频干扰屏蔽电场，选用较薄材料；

低频干扰屏蔽磁场，使用胶厚材料就是这么来的。

感谢点赞、分享、在看，让知识变得更简单

限时免费扫码进群，交流更多行业技术

推荐阅读▼

电池、电源

硬件文章精选

华为海思软硬件开发资料

本文到此结束，希望对大家有所帮助。