摘要：  随着多媒体通信、数字通信网络的高速发展，电磁兼容(EMC)和抗电磁波干扰(EMI)领域的需求，宽带变压器、脉冲变压器和共模扼流圈所用磁心的宽频化和超高频化，促进了高频高μ材料的研发与推广。

关键字：  电磁干扰，电感器

电磁干扰(EMI Electromagnetic  Interference )是指有害电磁波使器件的正常功能受到干扰或引起障碍的现象。
电磁兼容(EMC Electromagnetic Compatibility )是指设备或系统在所处的电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何其他事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。
国际电工委员会(IEC)成立了世界上最早的国际性干扰组织CISPR。这一组织到目前相继成立九个分会，来研究、制定和控制电磁干扰的标准，这些标准涉及到：工业、医疗设备、架空电力线、机动车辆、家用电器、照明设备、广播接收设信息技术设备等广泛领域。
我国已于2002年明确制定了产品的强制性认证体系并在2003年8月1日开始实施。强制性认证体系的英文缩写是“CCC”，即China Compulsory Certification。它是产品准许其出厂销售、进口和使用的证明标记。首批实施强制性产品认证的产品包括了各个门类的电子电气产品。四项认证中，与电磁防护有关的就占了两个——电磁兼容认证、安全与电磁兼容认证。
1 电磁干扰及抑制
1.1 电磁干扰
1.1.1 电磁干扰的危害
(1)电磁幅射对人体的危害；
(2)电磁幅射高感应电压产生火花、电弧引发燃烧、爆炸；
(3)干扰和破坏与线路连结的通信、导航、广播、电视设备；
(4)造成数控机床、电器仪表、计算设备等程序混乱，使信息失误、控制失灵，从而引起铁路运输梗阻、飞机晚点、导弹误动甚至卫星失控；
(5)可稳定接收电信设备幅射的信息，造成严重失密；
(6)瞬变干扰造成浪涌电压损坏电源。
1.1.2 电磁干扰种类及传输途径
形成电磁干扰的三要素：干扰源、耦合通道、接收器。
干扰源为自然干扰源和人为干扰源两大类。与自然现像有关的干扰源都是自然干扰源，还有元器件工作时产生的电子噪音，通过幅射传输。人为干扰源是元器件、设备、分系统和系统工作时产生的宽带或窄带电磁信号通过传导或幅射传输。
每个系统、分系统、设备、部件都可能成为干扰源，也可能成为接收器。     
所有接上电源的电器都会带来多种噪声干扰：在火线、地线与大地之间的干扰称为共模噪声；在火线与零线之间的干扰称为差模噪声干扰；电缆又会产生电磁幅射；强电场下产生电磁耦合干扰，通信场合产生射频耦合干扰，军用大功率场合还会造成电源线干扰。
电磁干扰的发生必须具备三个基本要素：电磁干扰源、干扰耦合途径和敏感设备。
电磁干扰的传播途径，主要有传导耦合和辐射耦合两大类。
1.2 抑制电磁干扰的基本方式与要求
基本方式：
第一种：屏蔽或吸收—用电磁波吸收材料或屏蔽材料把导体、元器件或电路设备从散射的电磁场中隔离。   
第二种：滤波—把铁氧体电感与容性元件连接组成LC低通滤波器，衰减掉高频干扰信号。     
第三种：穿心电感—把铁氧体磁环（珠、柱）单独套在其它元件的引线或电缆上，防止各种寄生振荡、衰减拾得的或传输的干扰信号。
要求：
电磁波能量会有效进入到电波吸收体材料内（减少反射能力）。
进入到电波吸收体材料内能量可快速、完全被衰减掉（电磁损耗材料、欧姆损耗材料、介电损耗材料、磁损耗材料）。
2 电磁波吸收材料
2.1 电磁波吸收材料类型
2.1.1 铁氧体微粉吸波材料
把铁氧体制成超细粉末，改变其磁、光、电等物理性能，提高吸波能力。使铁氧体含有大量游离电子或加入少量放射性物质，在雷达波作用下，游离电子作急剧循环运动，大量消耗电磁能，使其吸波性能大大提高。
新型“铁球”吸波：在空心玻璃微球表面涂上铁氧体粉，或把铁氧体制成空心玻璃微球，这种铁球吸波涂层比重轻，吸波性能优于铁氧体。
2.1.2 铁基微粉吸波材料
金属和金属氧化物磁性超细微粉粒子细、磁损大，兼具吸波、透波、偏振多种功能，调节粒度可控电磁参数，有利于匹配阻抗和展宽频带。
2.1.3 纳米吸波材料
美国的“超黑粉”纳米吸波材料对雷达波吸收率大于99%，法国多层薄膜叠合而成的宽频微波纳米吸收涂层，在50MHz和50GHz内都能良好吸波。[#page#]
2.1.4 多晶铁纤维吸波材料
新型多晶铁纤维吸收剂为羰基铁单丝，直径1-5微米，长度50-500微米，通过磁损耗或涡流损耗的双重作用来吸收电磁波能量。
2.1.5 导电高聚物吸波材料
美国开发的用氰酸脂晶须和导电高聚物苯胺的复合物均匀悬浮于高分子聚合物基液，作成易喷涂轻质、宽频吸波材料，频带宽、涂层薄、质量好。
2.1.6 手性材料
手性是指一个物体与其镜像不存在几何对称性，且不能通过任何操作使其与境像相重合。就像我们的左右手一样。手性材料是一种新型电磁功能材料，它是在某种基底材料中均匀地掺入随机取向手性体合成的。与普通电磁材料相比，手性材料的一个重要性质是能引起电场与磁场的交叉极化，并多了一个可调节的电磁参数——手性参数，因而可满足易调节、宽频吸波和无反射的要求。
2.1.7 陶瓷吸波材料
具有优良的力学性能和热物理性能。耐高温、强度高、蠕变低、膨胀系数低、耐腐蚀、化学稳定性好，能满足隐身要求。如碳化硅和高温泡沫陶瓷吸波材料。
2.1.8 智能型吸波材料
美国致力研究的这种具有感知、判断和执行功能的自适应材料，由传感器、控制器和执行器三部份组成。这种材料具有感知功能、信息处理功能、自我指令并对信号作出最佳响应，为其实现隐身功能提供了可能。
2.1.9 等离子体吸波材料
俄罗斯已研发出的这种等离子体吸波材料，是在飞机或导弹上需要隐身的部位装上等离子体发生器，里面有放射性元素金属铯及气体发生器，通过电离过程，在飞行器表面形成一等离子云，当雷达波与等离子体相互作用，产生部分雷达波被吸收和雷达波绕射现像，急剧降低了反射信号，使得荧光屏上信号消失，从而达到隐身的目的。这种技术不仅解决了吸波涂层厚度和重量方面的局限性，具有吸波频带宽、吸收率高、使用简单、使用时间长等优点，而且能满足高反射局部要求，特别适用于导弹的隐身。
2.1.10 非晶微晶吸波材料
高磁导率、高饱和磁通密度铁基、钴基非晶微晶软磁合金的磁粉（零维、二维）及纤维，是很好的吸波材料。
2.2 电磁波吸收材料的应用
1)隐身飞行器（美国B-2隐身飞机）；
2)移动与非移动军事目标的伪装：坦克、战车、军舰、雷达、桥梁；
3)防窃与防干扰；
4)电波暗室；
5)家电防治电磁波干扰；
6)电子设备抗电磁波干扰。
3 抗电磁干扰用软磁铁氧体材料
软磁铁氧体材料在抗EMI中的应用，主要是利用材料磁和介电的频率特性，当其工作在截止频率以上时，损耗或阻抗会急剧增加，所以这种材料作成的磁性元件可大大衰减高频电磁波产生的干扰信号电平，并以发热的形式消耗。而低于截止频率或低频范围，它只是一低阻抗电感器，信号则顺利通过。
铁氧体作为衰减器时，一般都是和信号源、负载串联使用，若信号源阻抗为Za，负载阻抗为Zb铁氧体阻抗为Zf，则衰减量IL（或称插入损耗）为：

软磁属于介质型吸波材料，其阻抗Zf大大高于信号源阻抗Za和负载阻抗Zb，因此，通常高频信号的衰减都很大，故其实则相当于一低通滤波器。
抗EMI用软磁铁氧体材料特点：
(1)磁导率较高；
(2)具有特定的损耗—频率响应曲线在需要衰减EMI信号的频段损耗较大，足以把EMI衰减到最低水平，而在需要传输信号的频段损耗小，信号很容易通过；
(3)具有较高的居里温度，即使因衰减EMI信号而发热的情况下，也能正常工作；
(4)具有较高的饱和磁通密度，在有直流偏置时也能正常工作；
(5)电阻率较高，以利于绝缘。
几家大公司抗EMI用软磁铁氧体材料牌号及性能见下面各表。
飞利浦公司的低锌配方3S3锰锌铁氧体材料能抑制1GHz的高频电磁波，即使在直流叠加下，其高居里温度TC、高饱和磁密Bs、高电阻率ρ等优良性能足可理想代替镍锌产品；而3S4锰锌铁氧体材料阻抗曲线几乎与4S2镍锌铁氧体相同；该公司3S5锰锌铁氧体材料，则更是集高复数磁导率、高磁通密度、高居里温度于一体，能确保高温高直流叠加状态下抗共模干扰。
精研公司双五千材料特性：
精研公司应对市场开发并试产了一种性能全面的FHB系列材料，除μi 5000、Bs 5000、TC 210℃，类同TDK公司的DN50材料外，还具有宽温平坦μ~T曲线，因而可达到DNW45材料的宽温高直流叠加要求，绵阳新欣公司和温岭电子公司王豪才教授等代替日本西海SK202G粉料取得了较好效果。另实测高频阻抗峰值在5M以上，优于TDK公司HF90和飞利浦公司3S5材料。西安三联电子公司还用该材料制作Φ152×Φ92×T52大环，磁导率μi和饱和磁通密度Bs均可达到4500以上，优于EPCOS公司适于制作大环的T65材料。该材料集多项特性于一身，其市场前景不可限量。[#page#]
4 抗电磁干扰用器件         
抗EMI元器件的种类很多，滤波是压缩干扰频谱的基本手段。抗EMI滤波器是EMC技术的基础元器件之一，功能独特，种类繁多。
如：铁氧体磁珠电感器，H形、T形、L形电路噪声滤波器，双孔、多孔、磁棒、磁管等不平衡变压器、扼流圈，电缆屏蔽用磁环等。
EMI吸收磁环/磁珠/磁夹专用于抑制信号线、电源线上的噪声和尖峰干扰，同时具有吸收静电脉冲能力。将高频电磁波干扰能量以热能形式吸收耗散。
环形磁心：为提高绝缘强度，表面均涂覆有机涂层，如EPCOS生产的Mn-Zn铁氧体小环R2.5~R12.5（材料N30、T38、T46、T56）等主要用于ISDN等通信网络；中环R13.3~R26主要用于电源线的扼流圈、电视、洗衣机开关电源等；材料N30、T65、T35、T37、T38、T46制备的大尺寸（R34以上）环形，主要用于工业上的滤波器。
磁片：主要用于防雷达虚像、抛物天线旁瓣、各种微波反射等。FDK的Mn-Zn铁氧体PE23、PE45材料磁片可抑制电子器件噪音、阻止电子设备产生共振。
高磁导率Mn-Zn铁氧体材料可用于飞机、导弹、坦克、军舰涂层，有独特的吸波性能。
如下图所示：
5 结语
随着多媒体通信、数字通信网络的高速发展，电磁兼容(EMC)和抗电磁波干扰(EMI)领域的需求，宽带变压器、脉冲变压器和共模扼流圈所用磁心的宽频化和超高频化，促进了高频高μ材料的研发与推广。为满足抗EMI性能要求，磁导率的频率特性(μ~f)、材料的饱和磁密、磁导率、功耗、直流偏置、磁滞系数和谐波失真的温度特性(Bs~T、μ~T、Pv~T、DC-Bias~T、 μΔ ~H)，以及阻抗、比损耗的频率特性、磁场特性等已成为业内同行的主攻方向。
抗EMI磁心国际市场年增幅达25-40%，且价格不菲。随着宽频高阻抗系列锰锌材料的进步，必将在电磁兼容(EMC)和抗电磁干扰(EMI)领域取得万众瞩目的硕果。