不管什么電子產(chǎn)品，EMC始終是其需要面對的問題,，EMC全拼是Electromagnetic Compatibility即電磁兼容性,，EMC分為EMS（electromagnetic susceptibility）電磁抗擾度和EMI（ Electromagnetic interference）電磁干擾兩部分，一個是評估產(chǎn)品自身穩(wěn)定性的,，另一個是評估產(chǎn)品對外噪聲水平的,，都是產(chǎn)品質(zhì)量的重要指標,，本文以手機為例，介紹EMC,、靜電浪涌的基本原理以及常見解決措施,，有助于指導(dǎo)工程師PCB layout以及解決實際EMC問題。

萬事萬物皆有干擾,，有干擾才有抗干擾,，解決EMC問題就有3大方向，圍繞這三大方向,，可以幻化出非常多的解決措施,，太極生兩儀，兩儀生四象,，四象生八卦,，八卦千變?nèi)f化。這3大方向分別是干擾源,、干擾傳播路徑,、干擾受體。

世界上沒有無緣無故的愛,，也沒有無緣無故的恨,，咱們就先從干擾源談起。

而按照干擾傳播路徑,，有空間和傳導(dǎo)兩種干擾,，不同的路徑有不同的干擾源。

咱們就先說空間干擾,，下圖是空間干擾三個分類的示意圖,，即靜電耦合、電磁耦合和無線電波的電磁耦合,，干擾源產(chǎn)生的噪聲通過這3種空間路徑影響到接收電路,，進而引起系統(tǒng)異常。

靜電耦合對電場敏感,，一般電壓大電流小,，其簡化模型如下：干擾方和受害方之間通過電容耦合，干擾方產(chǎn)生的電場會通過電容（pF級別）作用于受害方,，進而在受害方產(chǎn)生噪聲，這就是靜電干擾,。

如果受害方阻抗大,，那么產(chǎn)生的干擾也會變大，這就是高阻抗電路更容易接收噪聲的原因之一,。

那么緩解靜電耦合引起的干擾手段有哪些呢,？

有愛必有恨，有電容就有電感,，二者是對偶器件,，電磁耦合就是基于感性的耦合，電壓小電流大,，當導(dǎo)線流過電流時,，會產(chǎn)生磁場，磁場會通過互感作用于受害線路,，進而產(chǎn)生干擾,，這就是磁場耦合。

那么緩解電磁耦合引起的干擾手段有哪些呢,？

靜電耦合和磁場耦合對距離很敏感,，屬于近距離干擾,，增加距離可以大幅降低干擾,，但是無線電波的干擾，屬于遠距離干擾,，對距離并不是很敏感,。

天線可以產(chǎn)生無線電波，天線可以分為偶極子天線和環(huán)形天線兩種,，如下圖所示,，這些天線既可以發(fā)射信號，又可以接收信號（拾取噪聲）,，因此,，作為發(fā)射天線時，我們要盡量避免天線產(chǎn)生干擾,；對于受害器件而言盡量避免內(nèi)部設(shè)計產(chǎn)生無用的天線,，導(dǎo)致拾取到無線電波干擾。

偶極子天線對電壓敏感,，環(huán)形天線對電流敏感,。

4. 偶極子天線

對于偶極子而言，長度為1/2波長時更容易發(fā)生無線電波,，比如對于750MHz信號而言,，被發(fā)射到空中后的速度為光速3*10^8 m/s，波長就是400mm,，波長的一半就是200mm,，所以如果天線長度小于200mm就有助于減小干擾；

λ=C/f,，λ:波長,；C:速度；f:頻率

在天線前面加入LC濾波器,，既可以抑制高頻諧波降低EMI,，又可以做阻抗匹配實現(xiàn)最佳發(fā)射功率。

我們在走線時也要避免出現(xiàn)單獨線頭,，這種線頭可能成為發(fā)射或接收天線,。

5. 環(huán)形天線

很多基于法拉第電磁感應(yīng)定律的磁場檢測設(shè)備，就是使用探查線圈來拾取磁場,。環(huán)形天線既可以發(fā)射電波又可以接收電波,，降低發(fā)射環(huán)形天線的面積，是降低干擾的有效方法之一,。我們PCB layout時也要縮短走線長度,，避免形成發(fā)射或接收的環(huán)形天線。

5. 近場與遠場

近場與遠場是一對非常重要的概念,，對于指導(dǎo)我們優(yōu)化EMC有重要作用,。

近場與遠場的分界線是d=λ/2π，λ是波長,，當天線距離小于d時是近場,，大于d時是遠場。

圖來自村田官網(wǎng)

偶極子近場范圍內(nèi)電場更強,，電場隨距離衰減更快,。

環(huán)形天線近場范圍內(nèi)磁場更強，磁場隨距離衰減更快,。

但不管是偶極子天線還是環(huán)形天線,，在遠場范圍內(nèi)，電,、磁場隨距離衰減速度一致,，此時的波阻抗為377Ω，這是重要的參數(shù),，后面會用到,。

對于靜電耦合和電磁耦合的噪聲抑制方法，前文已經(jīng)介紹了,，這里不做贅述,，這部分介紹屏蔽材料對電波干擾的抑制，也叫做電磁屏蔽,。

屏蔽效果可以用SE = R + A近似表示,，R表示反射損耗，A表示衰減損耗,。

反射損耗R是利用阻抗不匹配,，將噪聲反射，來抑制干擾,，和阻抗非常相關(guān),，記不記得前文的377Ω？一會就會用到,。

而衰減損耗是利用高頻趨膚效應(yīng)來衰減電磁波,，和屏蔽材料、頻率有關(guān),。

前文提到過遠場波阻抗是377Ω,，而銅板等屏蔽材料是高電導(dǎo)率材料，其阻抗非常非常小,，10MHZ時,，銅的固有阻抗大約只有1mΩ，相差了30萬倍,，鐵的阻抗也非常小,，遠場波阻抗與屏蔽材料阻抗差距巨大,，產(chǎn)生反射，因此單看反射系數(shù),，就可以達到100dB的衰減效果,。

如果使用導(dǎo)電率更高的材料，反射損耗就更多,，屏蔽效果就越好,。

從下圖也可以看出，使用更厚的材料,，衰減損耗就更多,，屏蔽效果也越好。

圖來自村田官網(wǎng)

趨膚深度是評價趨膚效應(yīng)強度的參數(shù),，相同尺寸的不同材料,，趨膚深度更小的材料對干擾衰減更強，抑制干擾的效果越好,。

下圖是本節(jié)重點,！

鐵的電導(dǎo)率比銅低，但磁導(dǎo)率比銅高,。

從下圖可以解讀出,，相同頻率時，鐵比銅趨膚深度更小,，即由于鐵的磁導(dǎo)率高,，衰減損耗更大，衰減損耗引起的抗干擾效果更好,。

從上圖還可以解讀出,，頻率越高，趨膚深度就越小,，因此高頻時即使用非常薄的金屬材料就可以實現(xiàn)良好的屏蔽效果,。

但是！

如果頻率很低,，那么趨膚深度就很大,，抑制低頻干擾需要非常厚的屏蔽材料，此時使用高磁導(dǎo)率的鐵等材料屏蔽效果更好,。

高頻干擾屏蔽電場,，選用較薄材料；

低頻干擾屏蔽磁場,，使用膠厚材料就是這么來的,。