小环天线，表现为低电压、大电流，其辐射场主要 为磁场 短单极天线，表现为高电压、小电流，其辐射场主 要为电场
§ 6.1.2 屏蔽原理
E0 SEE 20 lg E1
SEH 20 lg H0 H1
( dB)
（6-2）
( dB)
上式中，E0H0为未屏蔽时测得的场强， E1H1为屏蔽后测 得的场强。 金属板的综合屏蔽效能可表示为：
2. 截至波导式通风板
为满足屏蔽机箱的散热要求，有 时需要开始通风孔洞，如果处理不 好，常常是屏蔽性能下降的重要原 因。通常采用截至波导式蜂窝板, 屏蔽效能在1GHz时，可达120dB. 工作频带宽，直到微波频段仍有 较高的屏蔽效能；

对空气阻力小，风压损失少； 机械强度高，工作可靠稳定。
Z s 6.39 107
( dB)
Z=
1 ( ) 2f 0 r 2f0r ( )
377 ( )
r
fr
( )
近场电场 近场磁场 远场
B为负值，将削弱屏蔽效能，当A > 10 dB时，该修正因 子可以忽略。
常用金属屏蔽材料的r 和 r（铜r=1， r=1）
屏蔽材料
滤波器不同放置方式
§ 6.2.2 滤波元件
在滤波器设计中，通常会使用一些专用的元件。
1. 三端电容器
除了简单的电感性滤波器之外，任何低通滤波器都要使用旁路电 容。由于电容器引线电感的存在，滤波器的高频性能将受到限制。 如果将电容器的输入和输出端分开，则引线电感可以得到利用。
2. 馈通电容器
对于信号线滤波器，当在UHF或更高频段内要获得更好的滤波效 果，特别是为了保护屏蔽体不被导线穿透时，必须使用馈通滤波器。 馈通电容器外表面直接用螺纹或焊接的方式连接到金属屏蔽体构 成接地，由于地电流分散在中心导体的360的范围内，以此实际上不 存在电感，电容可以在超过1GHz的频率范围内，保持良好特性。

高导电性钝化处理不影响反射损耗；

阳极氧化处理，将增大金属表面的电阻率，使反射 损耗大幅度降低；
绝缘涂层不会影响反射系数； 含导电性颗粒的漆，对反射系数影响较大；

3. 多重反射修正因子 B
Z Z 2 0.1 A s B 20 lg1 (cos0.23A j sin0.23A) Z Z 10 s 式中，Z为空气波阻抗；Zs为金属波阻抗（）
厚度t=0.5mm厚的铝制屏蔽机箱，其屏蔽效能可作如下估计， 由于 d <<2/，属近场干扰，且干扰场强以磁场为主。
RH 74.6 10 lg( r f r r
2
) 48.2 ( dB )
A 0.131t fr r 6.3dB 10dB
所以，需考虑多重反射的影响。 Z=0.06 ，Zs=5.810-5 B = -2.3 dB 故该屏蔽机箱的总屏蔽效能为 SE =A + RH+ B = 52.2 dB 可见，在这种情况下，屏蔽是以吸收损耗为主的。
外形
馈通电容器的结构
等效电路
3. 片状电容器
在实际工程应用中，旁路和去耦电容是减小印制电路 板和逻辑器件上产生的瞬态干扰电流的有效方法。
由于片状电容器的引线电感几乎为零，所以被认为是 作为旁路和去耦电容器的理想器件。其引线电感通常只是 传统电容器的1/3 ~ 1/5，因此它们的自谐振频率可以达到同 样容量的带引线电容器的2倍。 为了避免走线引入附加电感，连接旁路和去耦电容器 的引线要尽量短直。
抗干扰技术之
屏蔽、滤波与保护
EMC
连续的周期型干 扰（窄带干扰）
系统高次谐波 载波通讯 无线电通讯干扰 高频保护 周期性 脉冲干扰 电力电子器件动作产生的高频涌流 （可控硅整流、静止无功补偿器等） 高压线路上的电晕放电 其它电气设备的内部放电 分接开关动作产生的放电 电机启动产生的电弧放电 接触不良或悬浮电极放电 各种冲击波产生的高频电流脉冲
§ 6.2.1 滤波器的构造
在抗干扰设计中，滤波器通常是指低通滤波器，如 电源滤波器和信号线滤波器等. 滤波器的有效性取决于与滤波器连接的网络阻抗。
滤波器构造与阻抗的关系
基本构造原则 简单的电感滤波在低阻抗电路中，效果理想，衰减超 过40dB，但在高阻抗电路中就效果很差。 单电容滤波在高阻抗电路中效果很好，但对低阻电路 效果很差。 多元件构成的滤波器，应使电容器面对高阻抗，电感 器面对低阻抗。

但应强调的是滤波器元件与其他电路元件一样，也 是非理想的。电感线圈上存在寄生电容，而电容引线上 存在寄生电感。 所以使用分立元件滤波器当频率超过10MHz时，将 开始性能下降。
滤波器的放置 滤波器在屏蔽体内的位置也很重要，其输入输出线之间应 尽量远离，最好在屏蔽体两侧，以使相互间耦合电容最小。所 有连线，特别是地线，要尽量短，并按顺序布置。
§ 6.1.3 屏蔽的基本原则

近场电场辐射屏蔽的必要条件是采用高导电率金属屏蔽体 和接地。 近场低频磁场屏蔽可采用高导磁率材料进行屏蔽或磁旁路。 增加屏蔽体厚度或采用多层屏蔽，可提高屏蔽性能。屏蔽 体不需接地。 近场高频磁场，应采用高导电率金属，因频率较高时，磁 损将增加，高磁导率材料的屏蔽效果并不理想。 远场电磁屏蔽应采用高导电率金属并良好接地。
3 2 f 电场屏蔽 RE 141 .7 10 lg( r r
近场
r
)
)
( dB )
磁场屏蔽 RH 74.6 10 lg( r
R 108 .1 10 lg(
（6-5）
( dB )
f r r
2
远场
r f
r
)
( dB )
（6-6）
可见，反射损耗主要取决于屏蔽体表面的导电率。例如 金属屏蔽体通常不宜取铝材，因为没有经过表面处理的铝金 属表面极易氧化，使表面导电率下降，反射损耗降低。 另外，不同的金属表面处理也会对反射损耗产生不同的 影响。
现场主要 辐射源
无线电干扰 射频干扰 移动通讯干扰 （900MHz\1.8GHz）



雷达干扰
交流干扰
§ 6.1.1 近场与远场
小环天线与短单极天线的波阻抗 Z 与距离r 的关系
电磁干扰沿空间的传播是以电磁波的方式进行的， 可分为近场和远场。
近场与远场的判别条件为
d = / 2 d为临界距离， 为辐射信号的波长。
§ 6.2.3 电源滤波器
由于在现场，电源是许多设备公用的，同时公共电源通常也无屏蔽 措施。所以在线监测设备的电源线是引入传导干扰的主要来源。 电源滤波器实际上是一种低通滤波器，它能够毫无衰减地将直流、 50Hz、400Hz的电源功率传送给设备，却大大衰减进电源传入的干扰 信号。
0.0 ms
16.67 ms
来自电源外部的干扰信号
电源滤波器通常包括火线对地 ( L-E ) 和零线对地 ( N-E ) 两个独立 端口间的低通滤波器,用以抑制电源系统内存在的共模干扰；利用电感 L1和L2之差和CX构成火线对地( L-N )端口的低通滤波器，用来抑制电 源上存在的差模干扰。 电源滤波器是无源网络，具有互易性。它既能有效抑制来自电源的 干扰信号，同时也能衰减由测量设备产生的干扰传向电源。
1GHz
分谐波
谐波
音频与射频 间的干扰
辐射干扰
电磁干扰的抑制方法
接地 最基本的干扰抑制方式
电磁干扰的主要 抑制方法
屏蔽 抑制辐射干扰 滤波 抑制传导干扰 保护 抑制能量型干扰
§ 6.1 屏蔽
屏蔽技术用来抑制电磁干扰沿空间的传播。 其实质是将关键电路用屏蔽体包围起来，是耦合 到这个电路的电磁场通过反射和吸收被衰减。
因此屏蔽设计的关键就是如何保证屏蔽的完整性，使屏 蔽效能尽量得以恢复到接近理论计算值。
1. 导电衬垫
屏蔽机箱上的永久性接缝都应采用焊接 工艺密封。非永久性结合面通常采用螺钉紧 固，导电衬垫是减小接缝电磁泄漏的重要屏 蔽材料。

应有足够的弹性和厚度； 应耐腐蚀； 移阻抗应尽可能低。

压缩变形或寿命应符合要求。



实践表明，低频磁场是在线监测中最难屏蔽的，主要因为，

低频 —— 吸收损耗 A 小
磁场 —— 反射损耗 R 小
屏蔽低频磁场主要采用高导磁率材料，以提高吸收损 耗。但应注意以下问题。 1. 材料手册上通常给出的是直流下的磁导率。但一般直流 时磁导率越高，随频率的升高，下降的也越快。
2. 高导磁率材料在经过加工或受到冲击时，导磁率会明显 下降。 3. 高导磁率材料会在强磁场中饱和，丧失屏蔽效能。
3. 屏蔽窗
监测系统的显示器必须使用屏蔽窗以防止电磁穿透。 目前工业控制中常用的刚性平面屏蔽窗在9kHz到1.5GHz 频率范围内，屏蔽效能可达80dB以上。
4. 操动器件的处理
（1）信号频率较高时，可利用截至波导管设计操作通道。
（2）信号频率较低时，可利用隔离舱将操作器件与其他电路隔离。
5. 穿过屏蔽体的导线
为解决强磁场下，屏蔽材料的磁饱和问题，可采用双 层屏蔽。 H0 H1 H2
低导磁率 高饱和强度材料
高导磁率 低饱和强度材料
另一种较常用的复合屏蔽，是在高导磁材料表面涂覆 高导电材料。 这种屏蔽材料对高频和低频电磁干扰都有比较理想 的屏蔽效能。
硅钢
铜
镍
§ 6.1.3 孔缝屏蔽
屏蔽效能的计算，通常认为屏蔽体是一个完全封闭的金 属壳。但实际上任何屏蔽箱体都存在良好接地的电缆能够有效的减小电缆的辐射/接收能力，但另 一方面在很大程度上也取决于电缆端部的连接方式。 为了阻止干扰电流流过电缆的芯线和屏蔽层，一种简单可行的方法就 是采用滤波连接器。
多层陶瓷盘状 阵列电容器
铁氧体磁珠
( a ) 等效电路