薄而灵活的材料可以提供简单的和创新的解决方案对硬件工程师
负责韩国Suh博士电子市场部门,3 m韩国;韩国首尔
介绍
在电子设备电磁干扰问题可以在任何地方出现不可预知的和麻烦的效果。这些问题挑战硬件设计工程师和升级的挑战随着今天的电子设备变得更薄和多功能。例如,现代手机正在配备高速微处理器、无线局域网、蓝牙、mp3、摄像头,运动传感器、触摸屏、GPS和许多其他设备。尽管有重大设备和PCB设计技术的进步,减少电磁干扰(EMI),射频噪声仍然是设计工程师面临的最困难的问题之一。
屏蔽用导电材料是最常见的方式解决射频噪声问题。广泛使用的商用屏蔽产品包括:盾,导电衬垫,箔,啮合磁带。屏蔽解决方案围绕噪声源,增加基础水平,抑制辐射噪声。然而,现代电子设备操作数百兆赫GHz的谐波噪声排放区域。在这些高频率,反射信号在导电屏蔽系统会导致严重的问题为保护设备本身和/或其他相邻组件。此外,高度集成电子系统可以创建围绕射频噪声非常复杂的问题,不能用简单的屏蔽和接地技术消除。
最近推出了电磁吸收产品可以提供一个相对容易的解决方案,减少不必要的射频噪声。这个表类型吸收产品是一种复合材料与磁性粒子嵌入聚合物。beplay官方免费下载具有良好的噪声衰减性能从数百兆赫到几兆赫。这些材料,以其独特的电磁和物理特性,已经被有效地用于各种各样的应用程序。
noise-absorbing现象在复合吸收剂可以描述方面的近场和远场的应用。在近场应用程序中,吸收起着主导作用的磁损耗吸收高频噪声。复合吸收剂是磁性材料的特点是渗透在10到200的范围。这些吸收稳定在低渗透率特征频率。然而,他们有二阶渗透率影响在更高的频率。非常磁性的场强存在时,单个磁性粒子在复合表无法按照应用领域瞬间,导致应用领域和磁化强度之间的相位滞后。beplay官方免费下载这种现象反映在下列方程,μr´磁导率的实部和μr´´是磁导率的虚部。[1]
图1显示了典型的磁导率光谱的吸收器作为频率的函数。μ的模式r“与noise-absorbing性能密切相关的材料,因为它考虑了磁损失,从“铁磁谐振和放松。”[2]与入射波在更高的频率、相位滞后发生在磁自旋。在吸收材料,入射波能量转化为少量的热量。这种效应可以测量的微条线(韩剧)方法如图2所示。火星科学实验室的两端,与初始阻抗调整到50Ω,通过同轴电缆连接到一个网络分析仪测量反射信号11和信号传播的年代21noise-absorbing表。能量损失是在下列方程表示。[3]
如图3所示,吸收性能与薄板厚度增加一个广泛的频率范围。超过80%的损失来自磁损耗与剩下的介电损耗带来的损失,空气辐射,衬底的损失。磁场的强度和频率特征损失可以通过改变修改嵌入磁性材料。饱和磁化强度等材料特性,粒径、磁各向异性、粒子形状参数用来调整吸收性能的关键。
在远场应用程序中,反射损失的复合吸收剂是由波阻抗匹配技术。微波吸收层终止的高导电材料,反射波阻抗为零的方程可以表示由以下方程,μr和εr是复杂的磁导率和介电常数,d板吸收器的厚度,λ是自由空间波长。[4]
入射波和反射波的综合效应可以补偿板表面。图4显示了frequency-thickness (fd)轮廓满足上述方程。理论上,完美的电磁波吸收发生在复磁导率等于复介电常数。不过,综合吸收不均匀结构,这通常导致一个分散的频率模式占主导地位的中心频率。电磁波吸收器和高磁导率和介电常数的值可以优化减弱了具体需要的频带。
应用实例:
直接附加噪声组件
最常见的方法之一EMI调试过程是找到第二个和第三个谐波源于特定的时钟频率。附加一张打孔复合吸收到嘈杂的组件可以显著减弱噪音水平(图5)。在这种情况下,复合吸收板通过增加阻抗,从而减少耦合噪声。一般来说,一个吸收器表具有较高的固有电阻率所以电气短裤不发生即使吸收器直接连接到导线。吸收器是最常应用于高速cpu和视频信号处理器,内存芯片和振荡器芯片在电子系统。
缠绕在互连现场可编程电路板(FPCB)电缆
当调试一个干扰问题,设计师通常主要集中注意力于关键组件。与此同时,系统FPCB电缆连接的每一个组件经常被忽视。通常,FPCB电缆展品噪声信号之间的耦合线,拿起其他来源的噪音,发出噪音到其他领域互连的遍历。有时,FPCB作为noise-radiating天线系统中。EMC铁氧体,高磁导率和铁磁共振特征,是一个具有成本效益的材料作为一个电感器和共模噪声滤波器。复合吸收剂表有非常相似的EMI特性EMC铁氧体(图6)。然而,虽然笨重刚硬铁氧体磁芯,复合吸收剂表薄而灵活。因此,这些表可以很容易地安装在一个非常紧凑的外壳而不需要改变PCB布局。阻抗复合吸收剂表通常比铁氧体是一种更实用的解决方案在降低高频噪声因其相对较低的磁导率和较小的有效容积。
应用于内部屏蔽
的首选方法设计了串扰是隔离组件和与不同的频率在同一电路板电路。不幸的是,在更新的小型化和人口打包的移动通信设备,几乎是不可能单独为每个频段电路。此外,电磁波可以反映多次盾墙,导致传输干扰,最终,表现不佳。在这些情况下,盾牌本身不能提供足够有效的系统解决方案。然而,附加一个吸收器表在墙上的盾牌可以加强的有效性可以屏蔽(图7)。该吸收器表吸收电磁波的能量,将它转换为一个听不清的热量。这种技术也有利于保护可以和小的空腔共振和射频磁畴壁之间的PCB。
附加一个适当的吸收器板盾可以或导电体的结果在一个方程中提到3波阻抗匹配条件。在这样的一个实例,这个表面可以减弱特定频率的电磁噪声。例如,GPS系统使用的信号灵敏度1.574 - ghz的卫星信号可以提高通过附加阻抗匹配吸收器的厚度控制。
提高了静电放电(ESD)控制
系统腐败从委托人可以通过两种模式:发生实际接触和空气放电。高频电流产生放电,导致直接和二次系统中辐射噪声。复合吸收床单也有效抑制由静电产生的外部噪音。例如,高速微处理器包围导电底盘可以辐射噪声产生的电流环的受害者通过邻体。在这种情况下,复合吸收板不仅变弱self-radiated噪音从微处理器,也保护了微处理器从外部噪声由静电引起的。
受磁场
磁屏蔽的作品通过改变磁通的方向。盾牌是通过将一个高磁导率材料场源和受害者之间的组件。霍尔传感器和其他磁场敏感组件可以很容易与高渗透保护材料,如复合吸收剂表。一般来说,高磁导率材料给更多的屏蔽效能,但他们的有效频率范围渗透率值成反比。
复合噪声吸收器表磁导率值低于软磁合金表,但是他们仍然是一个有效的磁屏蔽的范围几十兆赫。吸收器的应用程序表结合13.56 mhz RFID标签说明了吸收器的值。这种射频识别系统采用磁耦合阅读器和标签之间的通信。当标签附着在金属表面,标签和金属之间的抗磁性领域对象可以打断标签和阅读器之间的通信。当复合吸收剂之间插入标签和金属、磁场辐射的标签是没有金属和RFID标签适用于读者。(图8)
结论
介绍了理论背景和应用复合噪声吸收器的例子。正如上面详细的,复合吸收剂表可以解决各种各样的EMI问题没有昂贵的修改PCB布局重新设计或设备。考虑到压力减少开发时间和速度的产品市场,本产品可为许多电子设计工程师提供创新的解决方案。此外,它允许制造商满足EMC法规或标准的不同要求,不同于市场市场。吸收材料所描述的下面是一个新的、可行的EMI噪声控制意味着除了传统的屏蔽方法。
引用
1。s,提到过软铁氧体,第二版。伦敦:巴特沃斯,1988年。
2。Boerekamp, j和维瑟,如“晶粒尺寸依赖性软磁铁氧体斯坦梅茨系数的功率损失,”de体格4》杂志卷。7。(1997):c - 125 c126页。莱斯乌里,法国:版本de体格。
3所示。小野,H。,Takase, Y., Yoshida, S., and Hashimoto, O. . “Analysis on noise suppression effect of the composite magnetic sheet for the use in near field,” in Proceedings of the IEEE International Symposium on EMC. Istanbul, Turkey, pp. 938-941, 2003.
4所示。Musal,莫莱森和史密斯特区。”通用设计图表反射镜吸收器,”国际磁学会议,1990年4月,1 - 3。
负责韩国SUH博士是一个高级工程师的电子市场部门3 m。目前,他在EMC材料的产品开发工作。2000年,他收到了他的材料科学工程博士学位韩国成均馆大学在韩国,在那里他从事软铁氧体等磁性材料。2005年加入3 m之前,他受雇ISU产品开发工程师,Inc .开发新的EMC材料。