以上(1)~(4) 伴生的物理过程可以通过图2.2辐射源、场强和距离之间的关系形象地表达出来。因为在近场中屏蔽效能是按照高阻抗源的电场和低阻抗源的磁场给出的,所以要掌握波阻抗随源距离之间的变化关系,见图2.3。在近场(或感应场)中伴生的电场随源距离的增加衰减了1/r3比磁场的衰减1/r2快,看出波阻抗随源距离的增加而直线下降(20dB/10倍频);在近场中伴生的磁场随源距离的增加波阻抗直线上升(20dB/10倍频);它们都在远场逐渐逼近377Ω。
图 2.3 波阻抗随源距离之间的变化关系
在近场中若我们令波阻抗为Zw,源电路阻抗为Zc而源电路尺寸l λ的所有情况,存在下列关系:
2.1.2 均质材料和阻抗
所有均质材料的特征均由材料的固有阻抗——特征阻抗来表示,其定义为:
(9)
式中:介质磁ε导率μ=μ0×μr,其中μ0:空气绝对磁导率=4×π×107亨/米;μr:材料相对空气的磁导率。材料介电常数ε=ε0×εr,其中ε0:空气绝对介电常数=1/(36π×109)法/米;εr:材料相对空气的介电常数。电σ:电导率,姆欧/米。
对于空气由于电导率很小即 σωε,所以空气的固有阻抗 = = 377Ω;对于金属相对空气的电导率很大即 σ ωε,所以金属的固有阻抗Zm为:
(10)
金属固有阻抗与纯电阻的空气固有阻抗不同,它包含电阻性与电感性两个分量。结果Zm既取决于金属磁导率又取决于金属电导率。其|Zm|值为:
(11)
有时金属的固有阻抗Zm也用趋肤深度 表示:
(12)
式中:趋肤深度δ的定义为,在任何频率下电流振幅衰减为金属表面电流的1/e(37%)处的金属表面厚度。其表达式为:
(13)
对于满足σ ωε和t δ的金属(10)式可简化为:
(14)
对于铜材的固有阻抗为:
(15)
是式中:σ=σcσr,其中σc是铜的电导率=5.8×107姆欧/米;σr相对铜的金属电导率。
对于铜材的趋肤深度δ为:
(16)
对于金属的趋肤深度δ为:
(17)
最后图2.4给出各种金属的固有阻抗、趋肤深度与频率的关系。