电磁屏蔽设计与实践

"本资料是EMC设计指南，主要涉及产品系统设计和PCB设计，特别关注硬件设计中的电磁兼容（EMC）问题，如屏蔽设计和孔缝屏蔽。" 在EMC设计中，屏蔽设计是至关重要的一个环节，它涉及到设备的电磁干扰（EMI）控制，确保设备能够正常工作并符合相关的电磁兼容标准。本指南详细介绍了屏蔽设计的基本概念。 首先，区分了近场与远场。近场区是指距离辐射源小于波长的一半（λ/2）的区域，这里的电磁场强度受到源的影响较大，电场和磁场强度随距离的平方或立方变化。而远场区则是指距离大于λ/2的位置，此时的电磁场强度受距离影响较小，表现为与距离成反比的关系，且在真空中波阻抗恒为377欧姆。 波阻抗ZW是衡量电磁波中电场E和磁场H之间关系的物理量，对于近场，电场和磁场波阻抗有不同表现，而在远场，波阻抗统一为377欧姆。理解这一概念对于评估和设计屏蔽效能至关重要。 屏蔽效能（SE）是衡量屏蔽效果的指标，通过比较屏蔽前后的场强E0和E1来计算，公式为SE=20lg（E0/E1），单位通常为分贝（dB）。此外，实心屏蔽体的屏蔽效能（SE=A+R+B）涉及到吸收损耗A、反射损耗R和边界条件B的影响。 在处理低频磁场屏蔽时，由于吸收损耗和反射损耗较小，需要选择高导电和高导磁材料，如坡莫合金和镍钢。同时，高导磁率材料的磁旁路效应有助于提高屏蔽效果。但要注意，不同材料的磁导率会随着磁场强度的变化而变化，需要根据具体应用选择合适的材料。 实际设备中，如机箱，可能存在多个泄漏源，如通风口、显示窗、键盘、指示灯、电缆插座和调节旋钮等，这些都需要采取孔缝屏蔽措施。孔缝尺寸如果接近半波长的整数倍，电磁泄漏会显著增加，因此要求孔径或缝长小于λ/(10~100)。为了有效屏蔽，可以采用焊接等永久性接缝工艺，或者处理非永久性配合面形成的接缝。 总结来说，本EMC设计指南详细阐述了屏蔽设计的基本原理和实践策略，包括近场与远场的区别、波阻抗的概念、屏蔽效能的计算以及低频磁场屏蔽和孔缝屏蔽的处理方法，为硬件设计者提供了全面的指导。