吸波材料在EMC中的技术应用

电子设备在电磁环境中的安全性研究最早源于军用设备的电磁信息防泄露研究，称为TEMPEST技术（电磁信息泄露防护技术）。电子设备中信息通过传导和辐射的形式向外部泄露，对于信息安全来说电磁辐射比传导更容易被侦获，也一直是TEMPEST技术研究的重点。

电子设备的电磁环境安全性在民用电子信息产品领域也同样在进行研究。与TEMPEST技术不同的是民用电子信息产品主要所考虑的不只是自身的信息泄露问题，而是外部的电磁场是否会影响自身设备的正常工作和自身散发的电磁场是否会影响其它电子信息产品的正常工作，称为EMC(Electromagnetic Compatibility)技术。EMC的确切含义是：当某设备与其它设备处于共同的电磁环境下时,该设备不会由于同一环境下其它设备的电磁发射而遭受不允许的降级，同时它在正常工作状态下的电磁辐射也不会使同一环境下的其它设备遭受不允许的降级。为了使处于同一电磁环境下的不同电子电气设备达到“电磁兼容”，必须对不同类型的设备规定相应的EMC标准，由此产生了大量的国际、区域（如欧洲）、国家和行业标准。有些是推荐标准，有些是强制性标准。截止1999年8月，我国共发布了76个EMC国家标准。          
    电磁波吸收材料的研究涉及材料科学、电磁场理论、电磁波吸收材料和吸收体理论、计算数学等，随着材料设计理论和方法的逐渐受到重视，电磁波吸收材料的研究逐渐成为EMC和材料科学中的一个重要分支。从理论上来讲EMC技术对电磁波吸收材料的基本要求有两点：

（1）无反射（既完全吸收）；

（2）吸收频带尽可能的宽。

目前国外已经将吸波材料大量应用于EMC中。我国的吸波材料和电磁波吸收体的实验室研究开始于80年代，90年代中后期进入较全面的研究阶段。相对于国外来讲，无论是材料研究和电磁波吸收体的研究方面整体上处于跟踪和探索阶段，但在某些方面上取得了很好的进展，并形成了一些自己的特色。其研究重点大多是某种吸波材料的研究，对于吸收体的设计方法研究相对较少。对于吸收体设计方法的研究主要集中于单层和多层结构的设计上。

总体上来讲吸波材料和电磁波吸收体的理论研究和应用研究仍在发展之中，还没有形成成熟的理论。电磁波吸收体用于不同的电器产品时，其EMC所需要的频带和带宽可以通过材料改进来实现，最大的问题是阻抗匹配问题。但值得欣慰的是我国不少电器生产厂家已对产品EMC问题日渐关注，并投入力量研究，但是作为商品化的电子产品用电磁波吸收材料的研究尚需加强。

由于历史的原因，军用TEMPEST技术发展在先，民用EMC技术发展在后，军用电磁波吸收材料的研究也始终领先于民用电磁波吸收材料的研究。

对于军用电磁波吸收材料来讲，由单一频段、窄频带材料向多频段和宽频带方向发展。超微细结构和复合结构成为重要的发展方向，新型电磁波吸收材料和电磁波吸收结构成为研究热点。
    电磁波吸收体不但可以作为吸波材料用于电磁波屏蔽暗室，还可以用于各种电子设备中用于电磁波的吸收和电磁场的设计。电磁波吸收体是电磁波屏蔽暗室必不可少的吸波材料，有角锥状浸有吸波粉料的复合海绵吸波体，其尺寸与吸波频率有关，形状设计是为了电磁波的阻抗匹配，可以满足30MHz—40GHz频带、10—20dB的电磁波吸收率；平板状、网格状和双层型铁氧体吸波材料，可以满足30MHz—2GHz频带、10dB的电磁波吸收率。电磁波屏蔽暗室用的电磁波吸收体是与暗室的尺寸相适应的，并且为了有效的利用空间也在不断地减小厚度。
    电磁波屏蔽暗室用的电磁波吸收体由于其体积和重量的限制，在民用电子信息产品上无法使用。毫米厚度的电磁波吸收体在军事上已经取得实战上的应用，但在民用上因为种种原因发展比较慢，但是日本和西欧国家已经有厚度为毫米量级的电磁波吸收体展示，国内在这方面的产品才刚刚起步。
    另外在实际的电磁泄露防护技术中，还要考虑到具体电路的情况来采用不同的方式。由于电子与电气设备的电磁干扰以传导和辐射两种方式进行，响应EMC技术的也有两类。

（1）传导，与电源频率不同的谐波和杂波通过导线传入电网，并由此对其它设备产生影响并造成信息泄露。传导的电磁波一般频率较低，可以通过滤波器的设计来实现抑制。

（2）辐射，设备内部的高频电磁振荡以波的形式向外辐射，直接对其它设备造成影响。为了降低设备的电磁辐射，一般采用以下几种方法来抑制：
    1)低辐射电路设计；

2)设备的屏蔽，包括机箱的屏蔽、接线孔和接缝的屏蔽；

3)隔离技术，包括设备工作环境的屏蔽（如美国五角大楼安装了电磁波屏蔽材料）；

4)电源线和信号线的屏蔽；

5)电源线和信号线的滤波；

6)电磁波吸收材料方法。

由于受电路设计技术和成本的限制，许多产品在达不到EMC标准时，需要采用屏蔽和吸波方法。屏蔽和吸波的目的都是将电磁波局限在某一个区域内，所不同的是屏蔽主要利用导电材料对电磁波的反射作用来限制电磁波的传播。一般需要将整个辐射源全部屏蔽，否则的话会出现一个方向减弱，而其它方向增加的现象。

吸波则是利用材料对电磁波的吸收，使电磁波的电磁场能转变为其它形式的能（一般是转变为热能）。电磁波吸收材料不要求具有高导电性,在设备中应用起来相对容易， 使用技术要求也就低一些。EMC材料的研究目前主要集中在屏蔽材料，对电磁波吸收材料和吸收体的研究相对较少。实际上电磁波吸收材料和吸收体在EMC技术上具有屏蔽材料等技术所不可代替的作用，目前正在成为EMC学科发展的一个热点。

然而，实用化的电磁波吸收材料除了对材料的性能有具体的要求之外，也有使用环境对材料提出的具体要求，例如使用温度和使用尺寸，这些都是电磁波吸收材料实用化必须要解决的问题，也是今后一个阶段的研究目标。

电磁波吸收材料的研究开始于军用TEMPEST技术，并在军用隐形飞机、隐形军舰、隐形军车和隐形工事等方面得到了广泛的应用，成为电子战中信息对抗的一项重要技术，一直受到各国的高度重视。

由于民用产品EMC技术的进步和标准的不断制定和执行，民用EMC技术和产品也受到越来越多的重视。尤其是商业上等方面的保密性，对电磁波吸收材料有强烈的需求。电磁波吸收材料除了可以消除雷达虚象和重影外，可以用于电视重影的消除、大型商业楼的电磁信息防泄露和民用电子产品的EMC，也可以用于电磁环境的操作人员的身体健康保护。

在电磁波吸收材料研究上，一方面提高现有材料的性能、设计各种不同类型吸波体结构，另一方面也在加紧研制新型电磁波吸收材料。

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