電磁屏蔽是解決電磁兼容問(wèn)題的重要手段之一。大部分電磁兼容問(wèn)題都可以通過(guò)電磁屏蔽來(lái)解決。用電磁屏蔽的方法來(lái)解決電磁干擾問(wèn)題的最大好處是不會(huì)影響電路的正常工作，因此不需要對(duì)電路做任何修改。 
  
                             1 選擇屏蔽材料
　　屏蔽體的有效性用屏蔽效能來(lái)度量。屏蔽效能是沒(méi)有屏蔽時(shí)空間某個(gè)位置的場(chǎng)強(qiáng)E1與有屏蔽時(shí)該位置的場(chǎng)強(qiáng)E2的比值，它表征了屏蔽體對(duì)電磁波的衰減程度。用于電磁兼容目的的屏蔽體通常能將電磁波的強(qiáng)度衰減到原來(lái)的百分之一至百萬(wàn)分之一，因此通常用分貝來(lái)表述屏蔽效能，這時(shí)屏蔽效能的定義公式為：
　　SE = 20 lg ( E1/ E2 ) 　　(dB)
　　用這個(gè)定義式只能測(cè)試屏蔽材料的屏蔽效能，而無(wú)法確定應(yīng)該使用什么材料做屏蔽體。要確定使用什么材料制造屏蔽體，需要知道材料的屏蔽效能與材料的什么特性參數(shù)有關(guān)。工程中實(shí)用的表征材料屏蔽效能的公式為： 
　　SE = A + R 　　　　　　　　(dB)
　　式中的A稱為屏蔽材料的吸收損耗，是電磁波在屏蔽材料中傳播時(shí)發(fā)生的，計(jì)算公式為：
　　A=3.34t（fμrσr） 　　(dB)
　　t = 材料的厚度，μr = 材料的磁導(dǎo)率，σr = 材料的電導(dǎo)率，對(duì)于特定的材料，這些都是已知的。f = 被屏蔽電磁波的頻率。
　　式中的R稱為屏蔽材料的反射損耗，是當(dāng)電磁波入射到不同媒質(zhì)的分界面時(shí)發(fā)生的，計(jì)算公式為：
　　R=20lg（ZW/ZS） 　　　(dB)
　　式中，Zw=電磁波的波阻抗，Zs=屏蔽材料的特性阻抗。
　　電磁波的波阻抗定義為電場(chǎng)分量與磁場(chǎng)分量的比值：Zw = E / H。在距離輻射源較近（<λ/2π，稱為近場(chǎng)區(qū)）時(shí)，波阻抗的值取決于輻射源的性質(zhì)、觀測(cè)點(diǎn)到源的距離、介質(zhì)特性等。若輻射源為大電流、低電壓（輻射源電路的阻抗較低），則產(chǎn)生的電磁波的波阻抗小于377，稱為低阻抗波，或磁場(chǎng)波。若輻射源為高電壓，小電流（輻射源電路的阻抗較高），則波阻抗大于377，稱為高阻抗波或電場(chǎng)波。關(guān)于近場(chǎng)區(qū)內(nèi)波阻抗的具體計(jì)算公式本文不予論述，以免沖淡主題，感興趣的讀者可以參考有關(guān)電磁場(chǎng)方面的參考書(shū)。當(dāng)距離輻射源較遠(yuǎn)（>λ/2π，稱為遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)）時(shí)，波波阻抗僅與電場(chǎng)波傳播介質(zhì)有關(guān)，其數(shù)值等于介質(zhì)的特性阻抗，空氣為377Ω。
　　屏蔽材料的阻抗計(jì)算方法為：
　　｜ZS｜=3.68×10-7(fμr/σr) (Ω)
　　f=入射電磁波的頻率(Hz），μr=相對(duì)磁導(dǎo)率，σr=相對(duì)電導(dǎo)率
　　從上面幾個(gè)公式，就可以計(jì)算出各種屏蔽材料的屏蔽效能了，為了方便設(shè)計(jì)，下面給出一些定性的結(jié)論。
　　● 在近場(chǎng)區(qū)設(shè)計(jì)屏蔽時(shí)，要分別考慮電場(chǎng)波和磁場(chǎng)波的情況；
　　● 屏蔽電場(chǎng)波時(shí)，使用導(dǎo)電性好的材料，屏蔽磁場(chǎng)波時(shí)，使用導(dǎo)磁性好的材料；
　　● 同一種屏蔽材料，對(duì)于不同的電磁波，屏蔽效能使不同的，對(duì)電場(chǎng)波的屏蔽效能最高，對(duì)磁場(chǎng)波的屏蔽效能最低，也就是說(shuō)，電場(chǎng)波最容易屏蔽，磁場(chǎng)波最難屏蔽；
　　● 一般情況下，材料的導(dǎo)電性和導(dǎo)磁性越好，屏蔽效能越高；
　　● 屏蔽電場(chǎng)波時(shí)，屏蔽體盡量靠近輻射源，屏蔽磁場(chǎng)源時(shí)，屏蔽體盡量遠(yuǎn)離磁場(chǎng)源；
　　有一種情況需要特別注意，這就是1kHz以下的磁場(chǎng)波。這種磁場(chǎng)波一般由大電流輻射源產(chǎn)生，例如，傳輸大電流的電力線，大功率的變壓器等。對(duì)于這種頻率很低的磁場(chǎng)，只能采用高導(dǎo)磁率的材料進(jìn)行屏蔽，常用的材料是含鎳80%左右的坡莫合金。

2 孔洞和縫隙的電磁泄漏與對(duì)策
　　一般除了低頻磁場(chǎng)外，大部分金屬材料可以提供100dB以上的屏蔽效能。但在實(shí)際中，常見(jiàn)的情況是金屬做成的屏蔽體，并沒(méi)有這么高的屏蔽效能，甚至幾乎沒(méi)有屏蔽效能。這是因?yàn)樵S多設(shè)計(jì)人員沒(méi)有了解電磁屏蔽的關(guān)鍵。 
　　首先，需要了解的是電磁屏蔽與屏蔽體接地與否并沒(méi)有關(guān)系。這與靜電場(chǎng)的屏蔽不同，在靜電中，只要將屏蔽體接地，就能夠有效地屏蔽靜電場(chǎng)。而電磁屏蔽卻與屏蔽體接地與否無(wú)關(guān)，這是必須明確的。 
　　電磁屏蔽的關(guān)鍵點(diǎn)有兩個(gè)，一個(gè)是保證屏蔽體的導(dǎo)電連續(xù)性，即整個(gè)屏蔽體必須是一個(gè)完整的、連續(xù)的導(dǎo)電體。另一點(diǎn)是不能有穿過(guò)機(jī)箱的導(dǎo)體。對(duì)于一個(gè)實(shí)際的機(jī)箱，這兩點(diǎn)實(shí)現(xiàn)起來(lái)都非常困難。
　　首先，一個(gè)實(shí)用的機(jī)箱上會(huì)有很多孔洞和孔縫：通風(fēng)口、顯示口、安裝各種調(diào)節(jié)桿的開(kāi)口、不同部分結(jié)合的縫隙等。屏蔽設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容就是如何妥善處理這些孔縫，同時(shí)不會(huì)影響機(jī)箱的其他性能（美觀、可維性、可靠性）。
　　其次，機(jī)箱上總是會(huì)有電纜穿出（入），至少會(huì)有一條電源電纜。這些電纜會(huì)極大地危害屏蔽體，使屏蔽體的屏蔽效能降低數(shù)十分貝。妥善處理這些電纜是屏蔽設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容之一（穿過(guò)屏蔽體的導(dǎo)體的危害有時(shí)比孔縫的危害更大）。
　　當(dāng)電磁波入射到一個(gè)孔洞時(shí)，其作用相當(dāng)于一個(gè)偶極天線（圖1），當(dāng)孔洞的長(zhǎng)度達(dá)到λ/2時(shí)，其輻射效率最高（與孔洞的寬度無(wú)關(guān)），也就是說(shuō)，它可以將激勵(lì)孔洞的全部能量輻射出去。
　　對(duì)于一個(gè)厚度為0材料上的孔洞，在遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)中，最壞情況下（造成最大泄漏的極化方向）的屏蔽效能（實(shí)際情況下屏蔽效能可能會(huì)更大一些）計(jì)算公式為：
　　SE=100 - 20lgL - 20lg f + 20lg [1 + 2.3lg(L/H)] 　　(dB)
　　若 L ≥λ/2，SE = 0 　　　　　　　　　　　　　　　　(dB) 
　　式中各量：L = 縫隙的長(zhǎng)度（mm），H = 縫隙的寬度（mm），f = 入射電磁波的頻率（MHz）。
　　在近場(chǎng)區(qū)，孔洞的泄漏還與輻射源的特性有關(guān)。當(dāng)輻射源是電場(chǎng)源時(shí)，孔洞的泄漏比遠(yuǎn)場(chǎng)時(shí)小（屏蔽效能高），而當(dāng)輻射源是磁場(chǎng)源時(shí)，孔洞的泄漏比遠(yuǎn)場(chǎng)時(shí)要大（屏蔽效能低）。近場(chǎng)區(qū)，孔洞的電磁屏蔽計(jì)算公式為：
　　若ZC >（7.9/D·f）：
　　SE = 48 + 20lg ZC - 20lgL·f+ 20lg [1 + 2.3lg (L/H) ]
　　若Zc<（7.9/D·f）：
　　SE = 20lg [ (D/L) + 20lg (1 + 2.3lg (L/H) ]
　　式中：Zc=輻射源電路的阻抗（Ω），
　　D = 孔洞到輻射源的距離（m），
　　L、H = 孔洞長(zhǎng)、寬（mm），
　　f = 電磁波的頻率（MHz）
　　說(shuō)明：
　　● 在第二個(gè)公式中，屏蔽效能與電磁波的頻率沒(méi)有關(guān)系。
　　● 大多數(shù)情況下，電路滿足第一個(gè)公式的條件，這時(shí)的屏蔽效能大于第二中條件下的屏蔽效能。
　　● 第二個(gè)條件中，假設(shè)輻射源是純磁場(chǎng)源，因此可以認(rèn)為是一種在最壞條件下，對(duì)屏蔽效能的保守計(jì)算。
　　● 對(duì)于磁場(chǎng)源，屏蔽效能與孔洞到輻射源的距離有關(guān)，距離越近，則泄漏越大。這點(diǎn)在設(shè)計(jì)時(shí)一定要注意，磁場(chǎng)輻射源一定要盡量遠(yuǎn)離孔洞。
　　多個(gè)孔洞的情況
　　當(dāng)N個(gè)尺寸相同的孔洞排列在一起，并且相距很近（距離小于λ/2）時(shí)，造成的屏蔽效能下降為20lgN1/2。在不同面上的孔洞不會(huì)增加泄漏，因?yàn)槠漭椛浞较虿煌?，這個(gè)特點(diǎn)可以在設(shè)計(jì)中用來(lái)避免某一個(gè)面的輻射過(guò)強(qiáng)。
　　除了使孔洞的尺寸遠(yuǎn)小于電磁波的波長(zhǎng)，用輻射源盡量遠(yuǎn)離孔洞等方法減小孔洞泄漏以外，增加孔洞的深度也可以減小孔洞的泄漏，這就是截止波導(dǎo)的原理。
　　一般情況下，屏蔽機(jī)箱上不同部分的結(jié)合處不可能完全接觸，只能在某些點(diǎn)接觸上，這構(gòu)成了一個(gè)孔洞陣列?？p隙是造成屏蔽機(jī)箱屏蔽效能降級(jí)的主要原因之一。減小縫隙泄漏的方法有： 
　　● 增加導(dǎo)電接觸點(diǎn)、減小縫隙的寬度，例如使用機(jī)械加工的手段（如用銑床加工接觸表面）來(lái)增加接觸面的平整度，增加緊固件（螺釘、鉚釘）的密度；
　　● 加大兩塊金屬板之間的重疊面積；
　　● 使用電磁密封襯墊，電磁密封襯墊是一種彈性的導(dǎo)電材料。如果在縫隙處安裝上連續(xù)的電磁密封襯墊，那么，對(duì)于電磁波而言，就如同在液體容器的蓋子上使用了橡膠密封襯墊后不會(huì)發(fā)生液體泄漏一樣，不會(huì)發(fā)生電磁波的泄漏。

                         3 穿過(guò)屏蔽體的導(dǎo)體的處理
　　造成屏蔽體失效的另一個(gè)主要原因是穿過(guò)屏蔽體的導(dǎo)體。在實(shí)際中，很多結(jié)構(gòu)上很?chē)?yán)密的屏蔽機(jī)箱（機(jī)柜）就是由于有導(dǎo)體直接穿過(guò)屏蔽箱而導(dǎo)致電磁兼容試驗(yàn)失敗，這是缺乏電磁兼容經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)師感到困惑的典型問(wèn)題之一。
　　判斷這種問(wèn)題的方法是將設(shè)備上在試驗(yàn)中沒(méi)有必要連接的電纜拔下，如果電磁兼容問(wèn)題消失，說(shuō)明電纜是導(dǎo)致問(wèn)題的因素。解決這個(gè)問(wèn)題有兩個(gè)方法：
　　● 對(duì)于傳輸頻率較低的信號(hào)的電纜，在電纜的端口處使用低通濾波器，濾除電纜上不必要的高頻頻率成分，減小電纜產(chǎn)生的電磁輻射（因?yàn)楦哳l電流最容易輻射）。這同樣也能防止電纜上感應(yīng)到的環(huán)境噪聲傳進(jìn)設(shè)備內(nèi)的電路。
　　● 對(duì)于傳輸頻率較高的信號(hào)的電纜，低通濾波器可能會(huì)導(dǎo)致信號(hào)失真，這時(shí)只能采用屏蔽的方法。但要注意屏蔽電纜的屏蔽層要360°搭接，這往往是很難的。
　　在電纜端口安裝低通濾波器有兩個(gè)方法
　　● 安裝在線路板上，這種方法的優(yōu)點(diǎn)是經(jīng)濟(jì)，缺點(diǎn)是高頻濾波效果欠佳。顯然，這個(gè)缺點(diǎn)對(duì)于這種用途的濾波器是十分致命的，因?yàn)?，我們使用濾波器的目的就是濾除容易導(dǎo)致輻射的高頻信號(hào)，或者空間的高頻電磁波在電纜上感應(yīng)的電流。
　　● 安裝在面板上，這種濾波器直接安裝在屏蔽機(jī)箱的金屬面板上，如饋通濾波器、濾波陣列板、濾波連接器等。由于直接安裝在金屬面板上，濾波器的輸入、輸出之間完全隔離，接地良好，導(dǎo)線上的干擾在機(jī)箱端口上被濾除，因此濾波效果十分理想。缺點(diǎn)是安裝需要一定的結(jié)構(gòu)配合，這必須在設(shè)計(jì)初期進(jìn)行考慮。 
　　由于現(xiàn)代電子設(shè)備的工作頻率越來(lái)越高，對(duì)付的電磁干擾頻率也越來(lái)越高，因此在面板上安裝干擾濾波器成為一種趨勢(shì)。一種使用十分方便、性能十分優(yōu)越的器件就是濾波連接器。濾波連接器的外形與普通連接器的外形完全相同，可以直接替換。它的每根插針或孔上有一個(gè)低通濾波器。低通濾波器可以是簡(jiǎn)單的單電容電路，也可以是較復(fù)雜的電路。
　　解決電纜上干擾的一個(gè)十分簡(jiǎn)單的方法是在電纜上套一個(gè)鐵氧體磁環(huán)，這個(gè)方法雖然往往有效，但是有一些條件。許多人對(duì)鐵氧體寄予了過(guò)高期望，只要一遇到電纜輻射的問(wèn)題，就在電纜上套鐵氧體，往往會(huì)失望。鐵氧體磁環(huán)的效果預(yù)測(cè)公式為： 
　　共模輻射改善 =20lg（加磁環(huán)后的共模環(huán)路阻抗/加磁環(huán)前的共模環(huán)路阻抗）
　　例如，如果沒(méi)加鐵氧體時(shí)的共模環(huán)路阻抗為100Ω，加了鐵氧體以后為1000Ω，則共模輻射改善為20dB。
　　說(shuō)明：有時(shí)套上鐵氧體后，電磁輻射并沒(méi)有明顯的改善，這并不一定是鐵氧體沒(méi)有起作用，而可能是除了這根電纜以外，還有其他輻射源。
　　在電纜上使用鐵氧體磁環(huán)時(shí)，要注意下列一些問(wèn)題：
　　● 磁環(huán)的內(nèi)徑盡量小
　　● 磁環(huán)的壁盡量厚
　　● 磁環(huán)盡量長(zhǎng)　● 磁環(huán)盡量安裝在電纜的端頭處