高频,宽带性能链接最近的改进EMI屏蔽组件
Jim May, Ferrishield, Inc.,美国宾夕法尼亚州斯克兰顿
正如电子行业在过去几十年经历了指数级的变化一样,EMI屏蔽组件也经历了巨大的变化和改进。就在十年前,许多今天广泛使用的垫片、过滤器、铁氧体、电缆和电子外壳还没有开发出来。在最近的记忆中,100兆赫的杂散发射是典型的;但更高的微处理器速度和更小、更紧凑的外壳开创了一个谐波能量超过500兆赫兹的全新时代。然而,有一个共同点与最近EMI屏蔽组件的改进有关——以更低的成本提高了高频、宽带性能。
屏蔽材料种类
屏蔽产品可以被描述为离散的或综合的。离散产品针对单个组件,例如微处理器上使用的铁氧体射频吸收器。相反,综合类型用于整个系统,或者至少用于组件组。综合屏蔽辅助设备的例子包括电子外壳上的垫圈或电缆线束上的铁氧体磁芯(图1)。有时,只要达到EMC合规性的总体目标,就可以使用这两类屏蔽产品。成本效益通常是选择一个类别而不是另一个类别的一个因素,特别是在大规模生产电子产品时。图1所示。离散全面屏蔽。电磁干扰屏蔽的屏蔽效果(SE)来自反射和吸收特性(图2)。反射是在较高频率下的主要效应,是由屏蔽表面材料的导电性引起的,与厚度无关。通常,电导率越高,效率越高。相反,吸收依赖于屏蔽层的厚度。较厚的材料效果更好。然而,“越厚越好”的方法有其局限性——即重量、成本和可行的尺寸。一些新的屏蔽材料解决了这些明显的问题,并为设计者提供了新的选择。图2。平面波屏蔽。从离散组件(如图3中的印刷电路板(PCB))发出的无线电频率通常以几种方式之一进行寻址。有时,不需要局部或离散屏蔽,因为外部外壳的整体屏蔽提供了所需的结果。或者,可以在不良组件上放置一个反射屏蔽,或者可以使用一个吸收屏蔽来“吸收”射频能量,将其转换为难以察觉的热量。显然,这三种方法都有其优点,具体取决于具体的应用程序。在通过屏蔽整个电子外壳来包含射频能量的情况下,应该考虑无数的因素,包括外壳的材料和结构、垫片、滤波器和电缆。
图3。屏蔽外壳中的PCB。反射屏蔽实际上是一种小型电子外壳,其大小可以容纳一个或一组特定的组件。这种技术依赖于外壳材料的一些吸收,但当能量从屏蔽壁反复反射时,射频能量的主要耗散发生(图4)。屏蔽是一个圆顶状的盖子,组装在PCB组件上。有效的板设计应该考虑到最佳的间距和热传递,这些因素可以提高效率和耐久性。尽管如此,仍有组件产生电容耦合并在更高的谐波频率下共振的实例。图4。反射和吸收的盾牌。吸收性屏蔽材料的创新
不同结构的吸收性屏蔽材料已经问世多年(图5)。从本质上讲,这些材料是由硅橡胶衬底和嵌入的网状丝网构成的工程结构。通常,它们提供各种可接受的性能级别(最高可达大约1 GHz)。成本效益和生产灵活性通常是可以接受的。模切形状和易于安装使这些材料成为一种实用的选择,特别是在需要平面形状的地方,在曲线和角度周围的一致性不是一个问题。图5。吸收器材料类型。最近开发的屏蔽材料使用橡胶基基材和各种迭代的金属颗粒在一个矩阵结构中,吸频金属分散在整个橡胶中。beplay官方免费下载这些新材料适用于更广泛的应用,可提供更大的衰减和更多的工程选择,因为不同的配方针对特定的频率范围。尽管如此,在物理灵活性和高衰减水平所需的高水平金属颗粒加载之间仍然存在权衡。由于必要的粒子负载,衰减在很大程度上取决于厚度以获得EMC符合性。最新的屏蔽材料设计继续使用橡胶基衬底,但更薄,更灵活。所述吸收元件是均匀的、屏蔽的涂层基质的多层结构。由于它们的同质性,材料的任何给定截面都具有相同的吸收特性。这些吸收层是精确的化合物,可以以特定的组合组合在给定频率下提供峰值性能。从理论上讲,可能的迭代是无止境的;然而,商业上可行的设计必须提供重要的宽带范围和EMC目标频率的结构选择。 Additionally, these materials should be effective in dealing with harmonics beyond the tuned frequency. Absorption of about 15 dB at the target frequency is commonly available in selections for EMC applications (Figure 6). Similar, but more complex, commercial designs are available for microwave applications as high as 80 GHz. These newer materials ease packaging design and installation. Thinner cross-sectional design makes for easier die-cutting, forming, and assembly.图6。电磁兼容和微波吸收材料的典型吸收率曲线。吉姆可能他是FerriShield在宾夕法尼亚州斯克伦特制造工厂的执行副总裁。他在EMC行业工作了22年,拥有多项专利。他毕业于威尔克斯学院,职业生涯包括工业工程、制造和管理职位。自FerriShield成立以来,他一直担任该公司的首席技术官。您可以拨打(570)961-5617或(电子邮件保护).