电磁屏蔽陷阱

电磁屏蔽陷阱添加屏蔽金属外壳（法拉第笼）时系统是否会失败？
      大多数人会添加金属屏蔽外壳，以减少电子设备的电磁辐射。然后，他们会预期辐射排放量会大幅下降，如果排放量上升，他们的直接反应可能是“不，那是不可能的”。然而，虽然看起来很奇怪，但答案是“是的，这是可能的”。这个结果完全符合您的预期。

      实际上，像这样的实例通常会让人们认为EMI / EMC很难。但是，在EMI / EMC领域工作时，有许多这样的情况可能发生。让我们看一下这种特殊现象如何发生的原因。阅读完本文后，您可能会发现EMI / EMC的这个组件比以前更容易理解！

      首先，典型的设计工程师通常只考虑他们的信号和相应的电路。他们不考虑噪音，即不需要的电磁能量。尽管它们具有电流，电压和场的基本概念，但它们在日常设计中通常不使用这些概念。可以使EMI / EMC更容易理解的一个这样的概念是，当从电路内的点A发送到点B时，任何电路中的电能（或信号）不在电导体中传播。大部分能量实际上存在于导体周围的空间中。

      您不会看到导体内的能量方程，也不会看到导体电阻方程。关于电阻的能量或功率的等式定义了浪费的能量的量，并且由电流的平方乘以电阻I 2 xR给出。关于存储能量的任何等式由电容器或电感器确定，因为电路内的能量存储在电容器和电感器中。所以，在任何给定时间存储在电感中的能量的量由下式给出1 / 2 LI 2。

      同样，存储在电容器中的能量由下式给出1 / 2 CV 2。电容和电感与导体周围的物理空间有关，而与其电阻（或电导）无关。实际上，能量存在于导体周围的空间中，并且取决于信号的频率，一些能量可以辐射出或耦合到其他电路。因此，应该从任何A点到B点传输信号（能量）的导体可能会将这种能量损失到附近的任何导体或电路。这种现象通常被描述为串扰（从一个电路到另一个电路）。基本上，那就是电磁噪声，因为这种能量正在不需要的地方。

另一种观察方式是从一个电路逸出或辐射的能量被另一个电路拾取。源电路也可以将这种能量完全辐射到系统外部，然后由附近的另一个系统拾取。

      为了减少逃离设备的电磁噪声，设计工程师可以通过将设备封装在金属外壳或屏蔽中来尝试将这种能量包含在系统内。在这种情况下，外壳（有时称为法拉第笼）包含内部的逃逸能量。然而，并非所有的外壳都是理想的法拉第笼，因为它们有缺陷。

这些不完善之处是：
（1）开口
（2）导体进出或
（3）有限厚度的屏蔽

      现在，让我们逐一看看上面列出的法拉第笼的三个弱点，首先，如下图1所示，开口允许电磁能泄漏。这种开口采用（a）接缝的形式，其可能是不可见的或（b）槽。我们必须尽量减少通过这些开口的泄漏。
 
      其次，进出的导体可以是信号电缆，电力电缆或简单的接地导体。这些物品可以从外壳内部获取能量，将其带入金属壁，并将其辐射到外壳外部。我们还必须将这些电缆和导体能够从一侧拾取并辐射到另一侧的能量最小化。这可以通过适当应用电缆屏蔽和过滤来完成。

      第三个也是最后一个考虑因素是壁厚，取决于电磁能的频率，金属外壳的厚度仅提供有限量的屏蔽，因为由金属提供的屏蔽取决于外壳的厚度，导电性和磁导率。金属的内表面反射能量，使其保持在外壳内。然而，当金属朝向外壳的外部行进时，该能量的一部分被金属吸收。

注意：正如我们稍后将讨论的那样，金属吸收的能量是使用法拉第笼的主要优势，因为这种电磁能转化为热量。

噪音传播
系统外壳=共振腔 

     外壳（或法拉第笼）中包含的电磁能量在金属壁之间来回反弹，一些能量通过上述三个限制逃离外壳。但是一些能量也被金属在其厚度内吸收。电路通过时钟和数据连续产生RF能量，以执行其控制/计算/通信功能。理想情况下，这种能量可能会被吸收在电路中，但有些能够逃逸。

      逃离电路的能量可以保留在外壳内或通过三种方法逃逸，最初，法拉第笼内的能级上升，然而，它不能无限上升，因为这也会增加三种方法中的每一种逃逸的能量。所以，当电路产生的能量等于从外壳逸出的能量时，达到平衡很快。然后，外壳内的能量水平达到稳定水平。

      这种稳态水平（在外壳内）通常远高于外壳不存在时的水平。而且，由开口泄漏或由电缆重新辐射的一些能量可以被引向用于发射测量的天线，并且可能更集中在某些方向上。这解释了为什么使用外壳时的能量水平可能高于没有它的能量水平。因此，如果您是设计工程师，并且您被告知随着机箱的排放水平增加，您可能会认为这是不准确或难以置信的。


      由开口泄漏或由电缆重新辐射的一些能量可以被引向用于发射测量的天线，并且可能更集中在某些方向上。这解释了为什么使用外壳时的能量水平可能高于没有它的能量水平。因此，如果您是设计工程师，并且您被告知随着机箱的排放水平增加，您可能会认为这是不准确或难以置信的。


     我们仍然使用外壳来抑制逃逸EUT的噪音，分析这种情况，有助于我们认识到降低噪音可以优化吸收外壳材料（金属）内能量的现象。如前所述，这种材料吸收电磁能并将其转化为热量。因此，从外壳逸出的净能量等于电路辐射的能量减去法拉第笼吸收的能量。

总而言之，法拉第笼的真正优势在于，外壳通过将其转换为热量而充当电磁能的汇。