揭示电磁屏蔽的奥秘：原理与应用
在复杂的电子系统中，电磁耦合与屏蔽是关键的技术手段，它涉及到容性、感性以及对电磁干扰的控制。首先，让我们来探讨一下容性耦合，如两导线间的电容，它在电路中表现为噪声电压V，其大小与频率、接地电阻、互容和干扰源电压V紧密相关。通过优化接地电阻或减小互容，我们可以有效减小这种耦合影响。理想情况下，屏蔽层需要正确接地，然而，即使是理想屏蔽，若中心导线和屏蔽层间有缝隙，噪声仍可能穿透，因此实际电场屏蔽需要考虑这些细节。
中心导线与屏蔽层的设计是屏蔽效能的关键。
理想情况下，中心导线长度应小于或等于屏蔽层长度，并确保屏蔽层接地。
短电缆可单点接地，而对于较长电缆，可能需要多点接地以增强屏蔽效果。
对于感性耦合，电流产生的磁通通过电感L影响了两个电路间的互感M，进而影响感应电压，其大小受电流、间距和频率的影响。
屏蔽层在此时扮演了减小磁性干扰的角色，一端接地可以进一步削弱这种干扰。
屏蔽层接地的实质
在同轴电缆中，屏蔽层电流与内部导线的互感相等，这是屏蔽层接地减少内部导线磁耦合，提升信号完整性的关键原理。计算屏蔽层电流对中心导线产生的噪声电压V，其截止频率ω取决于屏蔽层的电阻Rs和电感Ls。在直流和低频范围内，屏蔽效果受限，但在高频时，屏蔽层能有效抑制噪声。为了进一步减小耦合，我们需要降低屏蔽层的电阻，使其对电磁干扰的防护更加高效。
磁性屏蔽和非磁性屏蔽有着显著差异。非磁性屏蔽主要针对电场干扰，对于磁场的抑制效果较弱。而使用铁磁质材料的屏蔽外壳，如铁，因其能产生相消的磁通，能有效屏蔽磁场。屏蔽线缆通过回流电流减少辐射，当信号频率远高于截止频率（ω > 5ω），屏蔽层接地方式的效益尤为显著，通过产生相反磁场抵消干扰。
在接收电路设计中，通过减小信号路径和回流路径的环路面积，可以有效防止磁场干扰。
屏蔽的引入可以缩小这些环路，提供磁性保护，但在低于截止频率的区域，其效果会有所减弱。
因此，对于不同频率范围，需要选择合适的屏蔽策略以达到最佳的电磁防护效果。
电磁屏蔽设计有没有了解的呢？哪些电脑品牌有这项技术呢
华硕台式电脑的主板运用了电磁屏蔽设计将电磁辐射禁锢在主板上部分区域，减少电磁外泄。
通过这个技术，华硕主板的对外电磁辐射量比普通主板低50%以上，极大的降低了电脑对人体的潜在危害。
低辐射的电脑，华硕是首先的。
电磁屏蔽技术区分不同的电磁波
电磁波的种类繁多，但在设计屏蔽时，主要将电磁波分为电场波、磁场波和平面波。
具体来说，电磁波的波阻抗ZW定义为电磁波中的电场分量E与磁场分量H的比值: ZW = E / H。
波阻抗的大小与辐射源的性质、观测点到辐射源的距离以及电磁波所处的传播介质有关。
距离辐射源较近时，波阻抗取决于辐射源特性。
如果辐射源为大电流、低电压，产生的电磁波的波阻抗小于377，称为磁场波；如果辐射源为高电压、小电流，产生的电磁波的波阻抗大于377，称为电场波。
当距离辐射源较远时，波阻抗仅与电场波传播介质有关，数值等于介质的特性阻抗，空气为377Ω。
值得注意的是，电场波的波阻抗随着传播距离的增加而降低，磁场波的波阻抗随着传播距离的增加而升高。
近场区和远场区的分界面随频率不同而不同，不是一个定数。
在实际应用中，例如在考虑机箱屏蔽时，机箱相对于线路板上的高速时钟信号而言，可能处于远场区，而对于开关电源较低的工作频率而言，可能处于近场区。
在近场区设计屏蔽时，需要分别考虑电场屏蔽和磁场屏蔽。
综上所述，对于不同性质的电磁波，其屏蔽性能不同。
因此，在设计屏蔽体时，需要对电磁波的种类有基本的认识，并根据电磁波的性质来设计屏蔽体。
在实际应用中，需要根据电磁波的频率、辐射源的性质、辐射源与观测点的距离以及电磁波所处的传播介质来选择合适的屏蔽体。
通过正确地选择和设计屏蔽体，可以有效地屏蔽不同性质的电磁波，以达到电磁屏蔽的目的。
