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En el diseño de compatibilidad electromagnética de dispositivos electrónicos, un hecho fácilmente ignorado es que la eficiencia del blindaje en sí no distingue si la energía es absorbida o reflejada. Una lámina metálica puede proporcionar fácilmente una eficiencia de blindaje de más de 60 db, pero la forma en que logra esta cifra es reflejar casi todas las ondas electromagnéticas incidente de nuevo a su lugar original. Para las fuentes de ruido en el interior del dispositivo, las ondas electromagnéticas reflejadas no desaparecen, solo se cambia la dirección de propagación y se sigue buscando la ruta de fuga en la cavidad.
Esta estrategia de "cambiar el blindaje por reflexión" no tiene muchos problemas en las bandas de baja frecuencia, pero cuando la frecuencia entra en el rango de GHz y la longitud de onda de las ondas electromagnéticas de campo cercano se acorta a un tamaño de encapsulamiento comparable al espaciamiento del conector, la interferencia de las ondas reflejadas y el efecto de ondas estacionarias comienzan a dominar el rendimiento EMI del sistema. Lo que es más problemático es que el blindaje de alta reflectividad se convertirá en una fuente de radiación secundaria en sistemas electrónicos densos, convirtiendo el ruido local en un problema de interferencia más amplio.
Coincidencia de resistencia: la clave para determinar si las ondas electromagnéticas "entran" o "rebotan"
Cuando las ondas electromagnéticas entran en cualquier material desde el aire, se produce una reflexión parcial y una transmisión parcial en la interfaz. La proporción de reflexión está determinada por la diferencia de resistencia entre los dos medios. La resistencia a las ondas en el espacio libre es de aproximadamente 377 omega, y cuando la resistencia a la entrada del material se acerca a este valor, las ondas electromagnéticas pueden entrar al máximo en el interior del material en lugar de ser rebotadas en la superficie.
La resistencia del metal es extremadamente baja y está muy desajuste con el espacio libre, por lo que las ondas electromagnéticas incidente se reflejan casi por completo en la superficie del metal. Es por eso que los materiales de alta conductividad, aunque tienen un alto valor de eficiencia de blindaje, pertenecen esencialmente al blindaje "dominado por la reflexión". La verdadera esperanza de que la energía electromagnética se disipe en lugar de transferirse requiere que el material tenga dos condiciones al mismo tiempo: la resistencia de entrada coincide con el espacio libre y un mecanismo de pérdida electromagnética suficiente para atenuar las ondas que entran en el interior del material.
El diseño de la placa absorbente de blindaje electromagnético gira en torno a estas dos condiciones. A diferencia de los escudos metálicos puros, las absorbentes convierten la energía electromagnética que entra en el interior del material en energía térmica a través de pérdidas magnéticas y pérdidas dieléctrico. La pérdida magnética proviene de la resonancia natural, la resonancia de la pared de dominio y la pérdida de vórtice de partículas magnéticas blandas en un campo magnético alternativo; La pérdida dieléctrica se debe a la polarización dipolar y la polarización de la interfaz. Estos mecanismos actúan juntos para que las ondas electromagnéticas experimenten múltiples absorbeciones en el interior del material, en lugar de simplemente rebotar de la superficie.
Campo cercano y campo lejano: el mismo material, diferentes lógicas de diseño
Los escenarios de aplicación de las absorbentes de blindaje se pueden dividir aproximadamente en dos categorías: supresión de campo cercano y blindaje de campo lejano, y sus requisitos para los materiales son sistemáticamente diferentes.
En escenarios de campo cercano, la distancia entre la fuente de ruido y la placa absorbente es menor que lambda / 2pi. en esta condición, los componentes del campo eléctrico y magnético ya no son ortonormales, y los componentes del campo magnético a menudo dominan. La radiación cerca del chip, el ruido del interruptor del convertidor dcdc y la conversación cruzada entre los conectores son problemas típicos de campo cercano. Para el ruido de campo cercano dominado por el campo magnético, la conductividad magnética del material es el parámetro principal, y la geometría y la posición de montaje del blindaje también tienen un impacto mucho mayor en el efecto final que en la escena de campo lejano. Las absorbentes de campo cercano de la serie ab3000 de 3M se posicionan en aplicaciones de campo cercano de 1 GHz a 10 ghz, con una conductividad magnética nominal de 30, una banda objetivo de 3 - 7 GHz y un rango de espesor de 0,1 mm a 0,5 mm.
En el escenario de campo lejano, las ondas electromagnéticas se propagan en forma de ondas planas, los componentes del campo eléctrico y el campo magnético son ortonormales y la resistencia a la onda es cercana a 377 omega. El material necesita tener suficiente conductividad eléctrica o pérdida magnética al mismo tiempo para atenuar las ondas incidente, y los requisitos de emparejamiento de Resistencia son más estrictos, porque el espesor del blindaje de campo lejano suele ser mucho menor que la longitud de onda y no se puede confiar en la interferencia de una cuarta parte de la longitud de onda para lograr El emparejamiento. Para las aplicaciones de campo lejano, el diseño de gradiente de resistencia de las estructuras multicapa es a menudo más eficaz que el de un solo material: la resistencia exterior se acerca al espacio libre para permitir la entrada de ondas, y la capa interior aumenta gradualmente la reflectividad para promover la dispersión y absorción múltiples en el Interior.
La siguiente tabla resume las diferencias entre las absorbentes de blindaje de campo cercano y lejano en las dimensiones de diseño clave:
El camino de realización de la ingeniería para absorber el blindaje dominante
Hay tres vías principales en ingeniería para presionar la reflectividad de la placa absorbente a un nivel bajo, manteniendo al mismo tiempo la eficiencia de blindaje disponible.
La primera es la estructura de gradiente de resistencia.
Al diseñar una película de resistencia o una capa de baja conductividad eléctrica en el lado de la placa absorbente frente a la onda incidente, la resistencia de entrada pasa gradualmente de 377 Omega en el espacio libre a una resistencia más baja en el interior del material. El valor de resistencia superficial de la película de resistencia se controla generalmente en un rango de - 15% a 20% de la resistencia al vacío para obtener una coincidencia de resistencia realmente disponible. La clave de este diseño es que la resistencia superficial de la película de resistencia no cambia en condiciones de flexión: si la flexión causa el agrietamiento de la película de resistencia, la ventana de coincidencia de resistencia se desplaza y el rendimiento de absorción se deteriora.
La segunda es la estructura de interferencia multicapa.
La capa de alta pérdida se coloca entre las dos capas reflectantes, utilizando la reflexión múltiple y la cancelación de interferencia de ondas electromagnéticas entre las capas para mejorar la absorción. La estructura sándwich de fe o / CNT / fe o es un ejemplo representativo: la superficie áspera de la fe o exterior mejora la correspondencia de resistencia entre el espacio libre y el material compuesto, facilitando la entrada de ondas incidente en la película, la capa interna CNT proporciona pérdidas conductoras y la capa posterior de fe o reduce aún más las ondas transmitidas a través de pérdidas magnéticas. La eficiencia total de blindaje de la estructura alcanzó los 56,8 db, y la relación de absorción y reflexión (a / r) aumentó de 0,69 a 1,86 en películas CNT puras, lo que indica que el mecanismo de blindaje cambió de dominado por reflexión a dominado por absorción.
La tercera es la estructura de pérdida de gradiente.
En el interior de una sola placa absorbente, desde la superficie incidente hasta la parte posterior, la concentración o el tipo de relleno de pérdida magnética se distribuye en gradiente, lo que hace que las ondas electromagnéticas se atenúen gradualmente durante la penetración, en lugar de reflejarse en una sola interfaz. La estructura de doble gradiente mxene / fe o ha logrado una eficiencia de blindaje de 49,98 DBS y un coeficiente de absorción de 0,51 a solo 180 micras de espesor, y su proceso de "absorción - reflexión - reabsorción" ha mejorado efectivamente la resistencia de absorción por unidad de espesor.
Dos limitaciones prácticas en la selección del modelo
Para los ingenieros, los principios de diseño anteriores deben caer en los parámetros específicos del material y las condiciones de montaje. Las siguientes dos restricciones son fáciles de subestimar al seleccionar.
El impacto oculto de la fiabilidad de la curva en la coincidencia de Resistencia
Si la placa absorbente necesita someterse a una flexión durante el montaje o instalarse en una superficie no plana, se debe verificar el cambio de la resistencia de la superficie después de la flexión. Las microcracks de la película resistiva o de la capa conductora no cambian significativamente la apariencia, pero hacen que la resistencia de entrada se desvíe de la ventana de coincidencia, lo que hace que el rendimiento de absorción disminuya en silencio. La selección de absorbedores con capas de resistencia de polímeros conductores flexibles es más confiable en escenarios de deformación que la versión que utiliza películas metálicas frágiles.
Coincidencia entre la banda objetivo y el espectro de permeabilidad del material
La permeabilidad magnética de la placa absorbente varía con la frecuencia, y la frecuencia máxima de la placa absorbente determina la banda de absorción más fuerte del material. Si la frecuencia del ruido objetivo se desvía del pico de mu "más de una octava de frecuencia, es difícil obtener el efecto de absorción ideal incluso si se aumenta el espesor del material. Al seleccionar el modelo, primero se deben confirmar los datos de "mu" del material en la banda objetivo, en lugar de centrarse solo en el nominal "rango de frecuencia de trabajo".
Academia avanzada (shenzhen) Technology co., Ltd.La serie de materiales absorbentes de ondas de la marca de platino de investigación cubre tres modelos: xjy - mh100, xjy - mh150 y xjy - mh200, con una cobertura real de permeabilidad magnética de ≥ 100 a ≥ 200, un espesor mínimo de 0,2 mm, un rango de temperatura de trabajo de - 40 ° C a 125 ° C y un nivel retardante de llama de ul94 V - 0.
Esta serie utiliza la tecnología de dispersión de orientación de polvo magnético blando nanocristalino en forma de escamas para ajustar la constante dieléctrica a través del proceso de recubrimiento de superficie mientras mejora la conductividad magnética para mantener la estabilidad de la ventana de emparejamiento de resistencia. El producto admite pegatinas flexibles, Troquelado de precisión y compuesto multicapa, y los parámetros se pueden personalizar de acuerdo con la banda de frecuencia específica, las restricciones espaciales y las condiciones de flexión. Para más información técnica, visitehttp://www.avanzado.cn/.