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。
近場又稱感應場。近場的性質與騷擾源的性質密切相關。
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。近場比較復雜，電場和磁場不易互相轉換，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，特別是同一設備內的問題，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出渦流。其實就是電磁場穿過閉合回路感應出電流，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)法拉第電磁感應定律，如果是靜電場或靜磁場，閉合回路磁通量不產生變化，也就不會產生渦流了。）
那么，有渦流，電流又會產生電磁場，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。
