電磁兼容中的近場和遠場
01 近場與遠場的區(qū)別
騷擾通過空間傳輸實質(zhì)上是騷擾源的電磁能量以場的形式向四周空間傳播。場可分為近場和遠場。
近場又稱感應(yīng)場。近場的性質(zhì)與騷擾源的性質(zhì)密切相關(guān)。
如果騷擾源是高電壓，小電流的源，則近場主要是電場。如下圖所示偶極子天線模型，天線兩極間有一定電壓但電流較小，主要是空間的位移電流。則在偶極子天線附近，電場大于磁場。
實際中，進出EUT的電纜與參考大地之間就形成一個偶極子天線，只不過兩根天線的夾角不是上圖的180°，而是0°。即進出EUT的電纜與參考大地平行，兩者之間的寄生電容上會有共模的位移電流。
如果騷擾源是低電壓大電流的源，則近場主要是磁場。如下圖所示的環(huán)形天線模型。則天線周圍的磁場大于電場。
實際中，PCB走線的環(huán)路，進出EUT的電纜正負極之間的差模電流回路，都是環(huán)形天線，都會向外輻射信號，同時也容易接收其它設(shè)備發(fā)出的干擾信號。
我們常用波阻抗來描述電場和磁場的關(guān)系
Z0 = E / H
則，對于上面所說的偶極子天線，其E大于H，則Z0較大，所以電場源又稱高阻抗場源；
對于上面所說的環(huán)形天線，其H大于E，則Z0較小，所以磁場源又稱低阻抗場源。
對于高阻抗場源，隨著離天線距離的增加，空間中的電場和磁場都減小，但
因此，波阻抗隨距離的增加而減小。
對于低阻抗場源，隨著離天線距離的增加，空間中的電場和磁場都減小，但
則波阻抗隨著距離的增加而增加。
無論場源是電場源還是磁場源，當離場源的距離大于λ/2π以后，都變成了遠場，又稱輻射場。這時電場和磁場方向垂直并且都和傳播方向垂直，稱為平面波。
這時電場和磁場比值為固定值，波阻抗Z0 = 120*π，電場和磁場都以 1/r (r為距離) 的速率隨距離減小。
遠場是平面波，比較容易分析和測量，只需測量電場就能算出磁場。近場比較復(fù)雜，電場和磁場不易互相轉(zhuǎn)換，需要分別測量。同時由于近場場強的強度隨距離的變化強烈，所以，位置的微小變化都會引起較大的測量誤差。
對于距離較遠的系統(tǒng)間的電磁兼容問題，一般都用遠場來分析。對于系統(tǒng)內(nèi)，特別是同一設(shè)備內(nèi)的問題，基本上都是近場耦合問題。
02 近場&遠場與電磁屏蔽
看圖，屏蔽機理分析，根據(jù)電路理論，電磁場入射到屏蔽機箱，由于機箱的阻抗很低，電磁場會在屏蔽體上感應(yīng)出渦流。其實就是電磁場穿過閉合回路感應(yīng)出電流，此時機箱表面一圈圈電流，有點像水的漩渦，故稱作渦流，像上面圖中的紅色虛線，就是渦流環(huán)路！
（注意這里說的是變化的電磁場，因為根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，如果是靜電場或靜磁場，閉合回路磁通量不產(chǎn)生變化，也就不會產(chǎn)生渦流了。）
那么，有渦流，電流又會產(chǎn)生電磁場，由于和原來的電磁場方向相反，此時就會抵消原電磁場，這就是屏蔽效能使用電路分析的原理。
所以，提到電磁場，必須要了解電磁場的傳播特性，在大家看書時，都會提到電磁場的波阻抗。
這是自由空間波阻抗圖。
分析電磁波在空間傳輸?shù)奶匦詴r，波阻抗是一個非常重要的概念…波阻抗是表征電磁波傳輸特性的主要參數(shù)，波阻抗隨電磁波傳輸特性而變化。說白了就是電磁波在空間傳輸時的阻抗，一般，電磁場在空間傳輸，分近場和遠場。
近場區(qū)：是指到輻射源的距離小于λ/2π的區(qū)域；分為電場波阻抗和磁場波阻抗；如果場源特性以電場為主，則波阻抗很大，稱為高阻抗場。
如圖，近場區(qū)電場的特性，波阻抗很大！如果場源特性為以磁場為主，則波阻抗很小，稱為低阻抗場。
遠場區(qū)：到輻射源的距離大于λ/2π米的區(qū)域，此區(qū)域電場分量和磁場分量相當，波阻抗恒定，為377Ω，可認為是均勻平面波。
遠場時，為均勻平面波，波阻抗一致！一般認為交變電壓源近場為高阻抗場，主要分量為電場；而交變電流源近場為低阻抗場，主要分量為磁場。
了解自由空間波阻抗有何意義？
其實了解了波阻抗，對電磁場屏蔽很重要！對于高阻抗場，由于波阻抗很大，主要是依靠反射損耗增加屏蔽效能；因為屏蔽體阻抗很低…阻抗失配。
而對于低阻抗場，由于波阻抗很小，反射損耗已經(jīng)可以忽略，主要是依靠吸收損耗增加屏蔽效能。因為波阻抗小，屏蔽體阻抗也很小，所以反射不起作用。
