電磁輻射有兩個(gè)必要條件：天線(xiàn)；有交變電流流過(guò)天線(xiàn)。

常見(jiàn)的有天線(xiàn)模型有兩種，電流環(huán)和偶極子。

1.天線(xiàn)模型

1.1 電流環(huán)天線(xiàn)

電磁輻射區(qū)域根據(jù)到輻射源的距離，可以劃分為近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)。

近場(chǎng)（距離D<波長(zhǎng)/2π）下的磁場(chǎng)和電場(chǎng)輻射強(qiáng)度如下所示，

磁場(chǎng)：

從上式可知，近場(chǎng)下的磁場(chǎng)的輻射強(qiáng)度與頻率無(wú)關(guān)，交流或者直流沒(méi)有區(qū)別，且磁場(chǎng)強(qiáng)度隨著距離的三次方衰減，因此增加距離可以有效減小磁場(chǎng)強(qiáng)度。

電場(chǎng)：

Z0為自由空間的特征阻抗，即空氣中的特征阻抗為377歐姆。

從上式可知，近場(chǎng)下的電場(chǎng)的輻射強(qiáng)度隨波長(zhǎng)的減小（頻率的升高）而增加，隨距離的平方而減小。

電場(chǎng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)強(qiáng)度兩者均和電流環(huán)面積A成正比。

近場(chǎng)下電流環(huán)天線(xiàn)所產(chǎn)生的電磁波的波阻抗為：

遠(yuǎn)場(chǎng)（D>波長(zhǎng)/2π）下的磁場(chǎng)和電場(chǎng)輻射強(qiáng)度如下所示，

磁場(chǎng)：

電場(chǎng)：

從上述兩式可知，遠(yuǎn)場(chǎng)下的磁場(chǎng)和電場(chǎng)輻射強(qiáng)度都隨頻率的平方增加，方波脈沖信號(hào)由于包含大量的高頻分量，所以干擾特別強(qiáng)。

1.2 偶極子天線(xiàn)

偶極子天線(xiàn)只有交流電才能產(chǎn)生輻射，因?yàn)槠洳皇情]合回路，類(lèi)似電容模型，需要交變電流才可形成電流回路。

近場(chǎng)（距離D<波長(zhǎng)/2π）下的磁場(chǎng)和電場(chǎng)輻射強(qiáng)度如下所示，

磁場(chǎng)：

電場(chǎng)：

近場(chǎng)下偶極子天線(xiàn)所產(chǎn)生電磁波的波阻抗為：

遠(yuǎn)場(chǎng)（D>波長(zhǎng)/2π）下的強(qiáng)度如下所示，

磁場(chǎng)：

電場(chǎng)：

以上各式中，L為電偶極長(zhǎng)度。

實(shí)際電路設(shè)備中，只要有電流環(huán)路，或者兩個(gè)導(dǎo)體之間有交變電壓驅(qū)動(dòng)，就存在上述的寄生天線(xiàn)。根據(jù)上述的天線(xiàn)模型原理，我們就能知道各個(gè)因素對(duì)于輻射強(qiáng)度的影響，這為我們的電磁屏蔽措施提供了理論指導(dǎo)。

2.屏蔽效能

電磁波在穿過(guò)屏蔽材料時(shí)產(chǎn)生的損耗有兩部分，反射損耗和吸收損耗，屏蔽效能就是兩者之和，當(dāng)然實(shí)際上由于電磁波會(huì)有泄漏，屏蔽效能需要進(jìn)行修正。

SE=R+A+B

SE為屏蔽效能，R為反射損耗，A為吸收損耗，B為修正因子。當(dāng)屏蔽材料厚度達(dá)到一個(gè)趨膚深度時(shí)，多次反射泄露的修正可以忽略不計(jì)；對(duì)于電場(chǎng)波，也可以忽略修正因子。

2.1 反射損耗

電磁波在穿越一個(gè)屏蔽體時(shí)由于要經(jīng)過(guò)兩個(gè)界面，所以會(huì)發(fā)生兩次反射，如圖1所示。

圖1

反射損耗公式如下：

Zw為入射到屏蔽體的電磁波的波阻抗；

Zs為屏蔽材料的特性阻抗。

f為入射電磁波的頻率；

根據(jù)上述公式可知，在屏蔽材料確定后，反射損耗與電磁波的波阻抗有關(guān)。電磁波的波阻抗越高，反射損耗越大。而電磁波在近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)下的波阻抗又不同。

在近場(chǎng)下，電磁波的波阻抗與輻射源種類(lèi)特性有關(guān)。磁場(chǎng)輻射源的阻抗較低，因此具有較低的波阻抗，其反射損耗也較?。浑妶?chǎng)輻射源的阻抗較高，因此具有較高的波阻抗，其反射損耗也較大。

在遠(yuǎn)場(chǎng)下，電磁波的波阻抗與輻射源特性沒(méi)有關(guān)系，僅與電磁波的傳播介質(zhì)有關(guān)，比如空氣中電磁波傳播的波阻抗為377Ω，因此其反射損耗為。根據(jù)屏蔽材料的阻抗公式可知，屏蔽材料磁導(dǎo)率越小，電導(dǎo)率越大，其特性阻抗越小，反射損耗越大。

將電流環(huán)天線(xiàn)和偶極子天線(xiàn)分別在近場(chǎng)下的波阻抗帶入反射損耗公式可得如下各式，

電流環(huán)產(chǎn)生的主要是磁場(chǎng)輻射，反射損耗為：

偶極子產(chǎn)生的主要是電場(chǎng)輻射，反射損耗為：

上述的損耗曲線(xiàn)繪制如圖2所示，

圖2

根據(jù)上述各式和損耗曲線(xiàn)圖，可得到以下幾個(gè)明顯的結(jié)論：

（1）近場(chǎng)屏蔽時(shí)，需要考慮電磁波的種類(lèi)，電場(chǎng)波的波阻抗較大，反射損耗較大；磁場(chǎng)波的波阻抗較小，反射損耗較小。

（2）隨著頻率升高，反射損耗與輻射源特性無(wú)關(guān)。

（3）屏蔽體和輻射源之間的距離對(duì)反射損耗的影響與輻射源的特性有關(guān)。對(duì)于電場(chǎng)源，距離越近，反射損耗越大，而磁場(chǎng)源則剛好相反。

2.2 吸收損耗

電磁波在屏蔽材料中的吸收損耗為：

L為屏蔽體的厚度，為趨膚深度。將趨膚深度公式帶入上式可得，

根據(jù)上式可得以下結(jié)論：

（1）吸收損耗和電磁波種類(lèi)無(wú)關(guān)；

（2）吸收損耗和電磁波頻率有關(guān)，頻率越低，吸收損耗越小，即低頻電磁波具有很強(qiáng)的穿透力；

（3）頻率材料越厚，吸收損耗越大；

（4）屏蔽材料的磁導(dǎo)率和電導(dǎo)率越高，吸收損耗越大。

根據(jù)圖3所示的屏蔽效能曲線(xiàn)，可以總結(jié)得到如下有用的工程結(jié)論：

（1）低頻時(shí)的屏蔽效能與電磁波種類(lèi)有關(guān)。低頻時(shí)，吸收損耗很小，屏蔽效能主要取決于反射損耗，而反射損耗與電磁波的波阻抗有關(guān)。即低頻時(shí)，電場(chǎng)波的屏蔽效能高于磁場(chǎng)波。

（2）高頻時(shí)的屏蔽效能與電磁波的種類(lèi)基本無(wú)關(guān)。頻率升高，電磁波的吸收損耗增加，屏蔽效能主要取決于吸收損耗，而吸收損耗與電磁波種類(lèi)無(wú)關(guān)。

（3）屏蔽效能與電磁波種類(lèi)有關(guān)。電場(chǎng)波最容易屏蔽，磁場(chǎng)波最難，尤其是低頻磁場(chǎng)波，因?yàn)榈皖l，所以吸收損耗很小，而電磁波的波阻抗很小，所以反射損耗也很小，因此總的屏蔽效能很低。

圖3

根據(jù)上述的結(jié)論，可以簡(jiǎn)單歸納如下的屏蔽措施：

（近場(chǎng)）電場(chǎng)屏蔽：靜電屏蔽、低頻交變電場(chǎng)屏蔽——使用良好接地的金屬導(dǎo)體制作；

（近場(chǎng)）磁場(chǎng)屏蔽：靜磁屏蔽、低頻交變磁場(chǎng)屏蔽——使用高磁導(dǎo)率材料（鐵鎳合金材料）構(gòu)成低磁阻通路；

（近場(chǎng)）高頻交變磁場(chǎng)屏蔽——利用低電阻的導(dǎo)體中形成的渦流產(chǎn)生反向磁通抑制入射磁場(chǎng)；由于磁導(dǎo)率隨著頻率增加而下降，磁性損耗很大，高頻磁屏蔽都使用低阻的良導(dǎo)體。鐵磁材料不適于高頻磁場(chǎng)屏蔽。

（遠(yuǎn)場(chǎng)）電磁屏蔽：高頻電磁場(chǎng)的屏蔽（高頻的交變電場(chǎng)產(chǎn)生高頻交變的磁場(chǎng)，而磁場(chǎng)又產(chǎn)生電池，形成電磁場(chǎng)）——使用低阻的良導(dǎo)體屏蔽材料來(lái)反射和吸收電磁波，從而隔離電磁場(chǎng)耦合；