【導(dǎo)讀】許多電磁噪聲干擾實(shí)際上是以無線電波通過空間傳導(dǎo)的。本文講述噪聲的空間傳導(dǎo)及其應(yīng)對(duì)措施。本文將首先討論電路之間的干擾（短距離問題），隨后講述天線理論（遠(yuǎn)距離問題）以及如何屏蔽以防止這種問題。為了簡化闡釋，有些現(xiàn)象可能通過我們獨(dú)特詮釋方法進(jìn)行極其簡略的說明。
電磁感應(yīng)
(1) 磁場傳輸噪聲
通常電流流過導(dǎo)線會(huì)在導(dǎo)線周圍形成磁場。如圖6所示這個(gè)磁場會(huì)影響周圍電路的現(xiàn)象稱為電磁感應(yīng)。從電路的角度看，可以認(rèn)為感應(yīng)電壓由于如圖6(b)所示兩個(gè)電路間的互感系數(shù)M而出現(xiàn)在受影響的電路內(nèi)。圖中與M相連的線圈指的是電路導(dǎo)線等形成的電流環(huán)路電感，并不代表特定的元件。
類似于靜電感應(yīng)的情形，當(dāng)噪聲源電流In變大和互感系數(shù)M變大時(shí)，電磁感應(yīng)引起的噪聲電壓V2升高。另外當(dāng)噪聲源和受害方之間的距離縮短且電流的并聯(lián)部分變大時(shí)，互感系數(shù)M也會(huì)變大。
(2) 電流環(huán)路引起問題
衡量互感系數(shù)M的大小時(shí)需要考慮整個(gè)電流環(huán)路。例如，對(duì)于上述浮動(dòng)靜電容量示例中采用的細(xì)線（間隙10mm，并聯(lián)長度100mm，直徑1mm），只有相關(guān)部分的互感大約為40nH。
但電流始終需要返回的線路（地線等）。例如這個(gè)返回的線路采用較長的路徑，如果兩條線路距離下方的地面100mm，則互感增至約100nH。（因?yàn)檫@個(gè)估算未包括線路兩端的電路，所以在考慮兩端的電路后可能數(shù)值會(huì)更高）相比之下，例如返回的線路采用最短的路徑，如果線路距離下方的地面1mm，則互感降低到約為0.5nH。如上所述，互感值會(huì)因電流返回線路的布設(shè)方式而有所差異。若要降低互感，需要減少線路兩端的電路以及地面形成的電流環(huán)路總面積。
圖6 電磁感應(yīng)
(3) 如何降低電磁感應(yīng)
為了降低電磁感應(yīng)，通常會(huì)采用以下措施:
(i)增加距離（降低互感）。
(ii)縮小線路等的電流環(huán)路面積。
電流環(huán)路應(yīng)彼此垂直（降低互感）
(iii)設(shè)置電磁屏蔽（用金屬板蓋住噪聲源或受害方）。
(iv)降低噪聲源的電流。
(v)將EMI靜噪濾波器連接到接收器（旁通電容器，鐵氧體磁珠等）
如上所列之一，下一節(jié)將講述電磁屏蔽。
電磁屏蔽
(1) 無需使用磁體就可以屏蔽磁場
電磁屏蔽的示例如圖7所示。將一個(gè)金屬板放在噪聲源和受害方之間，以便切斷穿過此金屬板的磁通量。因?yàn)榍袛啻磐康倪@種效果主要是通過流經(jīng)金屬板的渦電流實(shí)現(xiàn)的，所以金屬板不需要是磁體，但一定要流過電流。換言之，如果金屬板內(nèi)存在間隙，屏蔽效果會(huì)明顯變差。
另外還要注意的是直流電流或低頻波引起的磁場無法用電磁屏蔽來阻擋。這種情況需要使用磁屏蔽，后文將會(huì)講述這點(diǎn)。
(2) 大多數(shù)情況需接地
原則上如圖7(b)的電路所示，電磁屏蔽不需要接地。但如果屏蔽了一條電纜，電纜的兩端就應(yīng)該接地。這是因?yàn)閷⑵帘蝺?nèi)表面用作電流的返回線 路，可以達(dá)到最小化電流環(huán)路面積的效果。例如，一種理想的屏蔽電纜是同軸電纜，這種電纜將外導(dǎo)體用作信號(hào)電流的返回線路。這就使得外部磁場的電流環(huán)路面積 幾乎等于零。[page]
在多數(shù)靜噪對(duì)策中，會(huì)同時(shí)涉及電磁感應(yīng)和靜電感應(yīng)。因此如果用于電磁屏蔽的金屬板接地，同時(shí)也可以用作靜電屏蔽。所以許多情形中也會(huì)將電磁屏蔽接地。
圖7 電磁屏蔽
無線電波的發(fā)射和接收
(1) 距離增加時(shí)無線電波傳輸噪聲
除了靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)外，空間噪聲傳導(dǎo)還可能出現(xiàn)在轉(zhuǎn)換為無線電波后，如圖4-2-7所示無線電波在空間傳播并干擾其他電路。
靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)是出現(xiàn)在較近距離內(nèi)的現(xiàn)象，感應(yīng)降低的效果與距離的平方或立方成反比。所以可以將電路彼此分隔開。盡管經(jīng)無線電波的干擾會(huì)隨著距離而降低，但降低的程度并不大，所以噪聲可傳播的距離相對(duì)較遠(yuǎn)。
因此可以說近距離內(nèi)的空間傳導(dǎo)主要是由電場或磁場的感應(yīng)造成的，而遠(yuǎn)距離內(nèi)的空間傳導(dǎo)主要是由無線電波的感應(yīng)造成的。
(2) 近場和遠(yuǎn)場
這些現(xiàn)象是發(fā)射噪聲的天線周圍的電磁場結(jié)構(gòu)所引起的。相對(duì)靠近天線的區(qū)域稱為近場，相對(duì)遠(yuǎn)離天線的區(qū)域稱為遠(yuǎn)場。大致而言，如圖8所示轉(zhuǎn)換的距離大約為到噪聲源的λ/2π。
轉(zhuǎn)換距離與頻率成反比。盡管10HMz的距離最遠(yuǎn)達(dá)到5m，但100MHz大約為50cm，1GHz大約為5cm。如果在常規(guī)的電子設(shè)備內(nèi)部，就需要考慮1GHz以上頻率范圍（手機(jī)和無線局域網(wǎng)等使用的頻率范圍）內(nèi)無線電波引起的感應(yīng)。
(3) 波阻抗
在空中以無線電波傳輸?shù)脑肼暤钠渲幸粋€(gè)特征是電場與磁場的比例是恒定的（377歐姆）。電場與磁場的這個(gè)比率稱為波阻抗。對(duì)于近場而言，電場或磁場 會(huì)有一個(gè)強(qiáng)度較高，這可能會(huì)形成熱點(diǎn)，使得波阻抗很高或很低。屏蔽效果會(huì)因此受到影響。由于遠(yuǎn)場的波阻抗是恒定的，所以屏蔽效果穩(wěn)定。
(4) 天線
發(fā)送和接收無線電波的電路稱為天線。要實(shí)現(xiàn)噪聲抑制，就需要制造一個(gè)盡量不發(fā)射也不接收電波的電路。這意味著設(shè)計(jì)的電路不應(yīng)該形成有效的天線。近場，遠(yuǎn)場和天線將在后文獨(dú)立的章節(jié)內(nèi)進(jìn)一步講述。
(5) 將電磁屏蔽用于屏蔽
如上所述，使用電磁屏蔽來屏蔽無線電波。這意味著電磁屏蔽會(huì)同時(shí)阻擋高頻磁場和電場。電磁屏蔽的效果將在獨(dú)立的章節(jié)內(nèi)講述。
圖8 近場和遠(yuǎn)場的轉(zhuǎn)換
[page]磁屏蔽
電磁屏蔽對(duì)包括直流磁場交流電源等超低頻磁場沒有任何效果。這種情況下，可采用磁屏蔽。磁屏蔽會(huì)如圖9所示用磁體包圍目標(biāo)對(duì)象，將磁力線旁路引至磁體內(nèi)，從而降低了目標(biāo)對(duì)象周圍的磁場。為了改善旁路效果，需要使用導(dǎo)磁率較大的更厚材料。
圖9 磁屏蔽（概念圖）
如何讓屏蔽更輕
(1) 難以制造完美的屏蔽
為了完全阻擋空間傳導(dǎo)（目標(biāo)不低于40 dB），如圖10所示需要用屏蔽材料覆蓋住目標(biāo)對(duì)象的所有外圍。但屏蔽的部件大，重量和成本就是問題。
圖10 屏蔽配置
如圖4和圖6所示，即使只是在中間放置屏蔽板或是在極端的情況下，將地線敷設(shè)到有問題的線路兩端（稱為防護(hù)線），也具有一定程度的屏蔽效果。但這種不完整的屏蔽預(yù)期只能達(dá)到最高約10dB的效果。
(2) 消除導(dǎo)體傳導(dǎo)區(qū)域內(nèi)的噪聲
電路需要一根天線來發(fā)射和接收噪聲。如果可以在這根天線和電路之間插入EMI靜噪濾波器來消除噪聲，就可以消除噪聲導(dǎo)體傳導(dǎo)區(qū)域內(nèi)的噪聲，因此不需要屏蔽。
圖11 使用EMI靜噪濾波器抑制空間傳導(dǎo)
盡管通常將采用電容器和線圈的低通濾波器用作EMI靜噪濾波器，但各元件對(duì)噪聲抑制的優(yōu)勢會(huì)因噪聲感應(yīng)機(jī)制而有所差異。
[page](3) 靜電感應(yīng)濾波器
例如，如圖12所示的靜電感應(yīng)，假定由于調(diào)和噪聲的浮動(dòng)靜電容量CS的靜電容量較小，而使得電路阻抗非常高。這種情況下，旁路電容器要比鐵氧體磁珠等阻抗元件更有優(yōu)勢。
圖12 對(duì)靜電感應(yīng)有效的濾波器配置示例
(4) 電磁感應(yīng)濾波器
對(duì)于如圖13所示的電磁感應(yīng)，重點(diǎn)是降低噪聲源側(cè)的電流以及噪聲接收器側(cè)的電壓。阻抗元件對(duì)降低電流有優(yōu)勢，而旁路電容器則有利于降低電壓。
上述闡釋只是定性分析，阻抗的水平會(huì)因頻率而異。但在考慮噪聲感應(yīng)機(jī)制的情形下選擇電路，可以有效實(shí)施噪聲抑制。
圖13 對(duì)電磁感應(yīng)有效的電路配置示例
