顺利通过EMC试验（二十七）文字版

预习思考题

请结合你所开发的产品，列举出实际机箱上存在的孔洞？

孔洞的电磁泄漏十分复杂。分析泄漏的方法有两种，一种是分析电场泄漏，另一种是分析磁场泄漏。

电场泄漏模型主要用在辐射源是电场源的场合，也就是，辐射源电路是高阻抗电路的场合；或者辐射源处在一个相对很大的箱体内的场合。这时候，电场直接穿过孔洞，发生泄漏，如左图所示。

磁场泄漏模型主要用在辐射源是磁场源的场合，也就是，辐射源电路是低阻抗电路的场合。这时候，磁场在屏蔽体内壁上感应出电流，电流在流过孔洞时，产生电压降，这就构成了一个类似于偶极天线的结构，产生电磁辐射。

磁场泄漏模型比较适合我们分析机箱的屏蔽效能。因为，大部分电子设备中的电路阻抗较低，近场以磁场为主。另外，机箱内壁的电流不仅可以由磁场感应出来，而且可以由电路直接注入产生。例如，当机箱充当电源、信号的地线时，地线上的电流会分流到机箱上，在孔洞处产生泄漏。

首先，我们分析孔洞的电场泄漏情况。

对于单个孔洞，图中给出了一个简单的屏蔽效能计算公式。与屏蔽效能有关的因素一目了然。

首先，孔洞的泄漏与电场波的波长l有关，波长越长，屏蔽效能越高。而波长与频率有关，波长越长，频率越低，因此，频率越低，屏蔽效能越高，这是符合常识的。

其次，孔洞的泄漏程度与孔洞的面积有关，面积越大，泄漏越严重，这也符合常识。

一个容易忽略的方面是，孔洞的泄漏与辐射源到孔洞的距离有关，距离越近，泄漏越大，也就是屏蔽效能越低。这说明，一个有孔洞的机箱的屏蔽效能不是一个固定数，而是与内部电路的摆放有关。这个结论告诉我们，辐射源要尽量远离孔洞。

由于天线的互易性，当外部有电磁波照射的机箱上时，靠近孔洞的位置也有最强的电场，因此，敏感电路也要远离孔洞。

对于多个孔洞的情况，如果观测点到孔洞阵的距离D大于单个孔洞的面积，而辐射源到孔洞的距离D1远小于D时，则辐射强度叠加，泄漏成比例增加，图中给出了计算公式。对于电子设备进行辐射发射试验，这个条件通常是满足的。

从上面的公式，可以看到一个有悖于常识的一个结论，这就是，如果将一个面积为A的大孔洞，划分为N个面积为A/N小孔洞，屏蔽效能不变。也就是，传统的认为多个小孔洞的电磁泄漏小于一个大孔洞的说法对于电场源的情况不再成立。

现在，我们分析孔洞的磁场泄漏情况。

从图中可以看出，与电场的情况不同，这里我们更加关心孔洞的尺寸，也就是半径a，而不是孔洞的面积A。

图中给出了对于单个孔洞的屏蔽效能计算公式。出乎意料的是，这个公式中没有波长，或者频率的影子，这说明，对于磁场源，孔洞的泄漏与磁场的频率无关。也就是说，传统上，我们认为频率越低，孔洞的泄漏越小的常识在这里不在成立。

从公式中，我们看出，孔洞的泄漏程度与孔洞的半径，也就是孔洞的尺寸，有关。尺寸越大，泄漏越严重，并且是三次方的关系。

与电场类似的情况是，孔洞的泄漏同样与辐射源到孔洞的距离有关。对于电子设备而言，辐射源的距离远远小于天线的距离，因此，可以对公式进行简化，简化的结果如右边的公式所示。磁场泄漏程度与辐射源到孔洞的距离D1关系密切更加相关，（3次方的关系）。

因此，有些场合，将一些大功率的发热器件防在通风口的附近，会导致严重的电磁泄漏。因为，大功率的器件往往产生较强的磁场，是磁场源。由于屏蔽效能与辐射源到孔洞的距离成3次方关系，将辐射源稍微远离孔洞一点，就会显著降低辐射。

从前面的磁场泄漏公式我们得到一个有意义的结论是，泄漏与孔洞尺寸是3次方的关系，如果折算成面积，就是与面积是1.5次方的关系。

利用这个结论，我们可以找到将一个大的开口分割成N个小的开口，以降低电磁泄漏的依据。

左图是一个大的开口，比如通风口，他的磁场屏蔽效能如下面所对应的公式所示。

我们将这个大的开口分割成四个面积为1/4的小孔，每个小孔的屏蔽效能如中图所示。屏蔽效能提高了8倍。

按照孔洞的泄漏线性叠加的特性，四个小孔的屏蔽效能提高为原来一个答孔的2倍。

按照上面的思路，如果将一个面积为A的大孔，分割成N个面积为A/N的小孔，则屏蔽效能为原来的√N，也就是屏蔽效能会有所提高。

由于实际电子设备中的电路，以磁场辐射源为主，因此，将一个大的孔洞分解为很多小的孔洞还是有明显改善效果的。

某设备中有一个功率较大开关电源，发热很严重。为了散热，设计师在电源的附近设计了一个通风口。

通风口的直径为100mm。

设计师认为，开关电源的工作频率为60kHz，考虑到最高50次谐波频率，为3MHz，对应波长为100米，100mm的孔径远小于波长，不会泄漏。