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Cuando los ingenieros de EMC de teléfonos móviles resuelven problemas de dispersión de radiación o resonancia de cavidad, la acción más directa es a menudo "pegar un material absorbente cerca". Esta acción suele reducir los picos de ruido, pero a veces plantea un nuevo problema en las pruebas ota: la eficiencia de la antena ha disminuido.
El principio de funcionamiento del material absorbente es convertir la energía electromagnética en calor. Este mecanismo en sí no distingue si la energía proviene de una fuente de ruido o de una antena. Un material con una tasa de absorción superior al 90% a 24 GHz también absorberá una parte considerable de la energía de radiación de la antena si se adhiere al rango de campo cercano de la antena. El ruido se presionó y la señal útil se presionó.
Acción bidireccional del material absorbente de ondas sobre la antena: absorción y carga
Hay dos niveles de influencia del material absorbente en la antena, los dos a menudo ocurren al mismo tiempo, pero el mecanismo es diferente.
El primer nivel es absorber las pérdidas.Cuanto mayor sea la tasa de absorción del material absorbente en la banda objetivo, mayor será la proporción de energía electromagnética que entra en el material que se convierte en calor. Si el material se encuentra en la ruta de radiación de campo cercano de la antena, una parte de la energía de la radiación de la antena entrará en la capa absorbente y se disipará. La eficiencia de la antena se define como la relación entre la Potencia de radiación y la Potencia de entrada, y la parte disipada por la capa absorbente se incluye directamente en la pérdida, lo que reduce la eficiencia. En la banda de ondas milimétricas, la ganancia de la antena en sí es alta y el haz es estrecho, pero la energía del campo cercano se concentra, y si el material absorbente está demasiado cerca del calibre de la antena, el impacto de la pérdida de absorción se amplificará.
El segundo nivel es la carga dieléctrica y magnética. El material absorbente suele tener una cierta constante dieléctrica y conductividad magnética, incluso si su ángulo de pérdida no es alto en la banda objetivo, su componente de almacenamiento de energía cambiará la distribución del campo alrededor de la antena. Para las antenas pifa, monopol o AIP de onda milimétrica comunes en los teléfonos móviles, la frecuencia de resonancia es sensible a la constante dieléctrica del medio circundante. La placa absorbente se adhiere cerca de la antena, lo que equivale a introducir una capa dieléctrica adicional en la zona de campo cercano de la antena, la frecuencia de resonancia puede desviarse hacia la baja frecuencia, la parte real e virtual de la resistencia de entrada cambia al mismo tiempo, y la red de emparejamiento originalmente afinada no coincide. Este desplazamiento no se manifiesta como "la señal se absorbe", sino como "la antena no está resonando", lo que también se refleja en la prueba OTA como una disminución de la eficiencia, pero la causa y la pérdida de absorción son completamente diferentes.
¿Limitaciones de espacio dentro del teléfono: ¿ por qué la antena y la fuente de ruido están tan cerca?
En la era de las máquinas funcionales, la distancia física entre la antena y la fuente de ruido de la placa base es relativamente abundante, y el material absorbente de ondas se puede pegar en una posición "lo suficientemente lejos de la antena y lo suficientemente cerca de la fuente de ruido". La densidad de apilamiento de los teléfonos inteligentes ha cambiado esta premisa.
En el caso de los módulos AIP de ondas milimétricas, la matriz de antenas y el chip frontal de radiofrecuencia están encapsulados en el mismo sustrato, y el ruido del interruptor del CHIP y el calibre de radiación de la antena pueden estar separados solo unos pocos milímetros. Bajo este diseño, si el material absorbente de ondas se pega demasiado cerca de la antena, absorberá la energía de la antena; Si se pega demasiado lejos de la fuente de ruido, no se puede suprimir efectivamente la ruta de ruido acoplada a la antena. Los ingenieros necesitan encontrar una posición "solo actúa sobre el ruido, no sobre la antena" en una ventana espacial muy estrecha. La existencia de esta ventana depende de si la ruta de ruido y la ruta de radiación de la antena son espacialmente separables. Si el ruido se acopla a la antena a través de la resonancia de la cavidad, el material absorbente de ondas puede ser efectivo pegado a la pared interior de la cavidad y no bloquea directamente el calibre de la antena; Si el ruido se transmite a la antena en forma de ondas superficiales a través de FPC o marcos metálicos, el material absorbente debe pegarse a la ruta de transmisión, que puede pasar exactamente por la zona cercana al campo de la antena. En este momento, la "selectividad" no se puede lograr solo por la posición, sino que también requiere que el propio material tenga selectividad de frecuencia o espacio.
Tres medios de ingeniería para la absorción selectiva de ondas en el espacio
El primero es el montaje de patrones.
En lugar de pegar el material absorbente en una pieza continua, de acuerdo con la distribución del campo cercano de la antena, se realiza un montaje local o apertura de agujeros en áreas donde pasa la ruta de ruido, pero el campo de radiación de la antena es débil. Por ejemplo, se deja un espacio en blanco directamente por encima del calibre de la antena y solo se colocan absorbedores de ondas cerca del borde del calibre o el punto de alimentación. Este esquema requiere datos de distribución de campo cercano de la antena como soporte, y la precisión de montaje es exigente, pero puede reducir el impacto en la eficiencia de la antena sin cambiar el sistema de materiales.
La segunda es la combinación de la superficie selectiva de frecuencia (fss) y la capa absorbente.
Añadir una capa de estructura de selección de frecuencia a la superficie de la capa absorbente hace que el material muestre absorción en la banda de ruido y alta resistencia o transmisión en la banda de trabajo de la antena. Para escenarios con diferentes frecuencias de antena y fuente de ruido (como el ruido Wi - Fi acoplado a una antena de onda milimétrica), el FSS puede hacer que la capa absorbente sea "efectiva contra el ruido y transparente contra la señal". El costo de este esquema es un aumento del espesor y la complejidad del proceso, y el diseño del FSS requiere una coincidencia precisa con la banda de trabajo de la antena.
El tercero es utilizar una placa absorbente delgada con baja Permitividad y baja pérdida, y controlar estrictamente su distancia de la antena.
Si la absorción es inevitable, al menos deje que el efecto de carga sea controlable. La matriz de baja constante dieléctrica puede reducir la tracción de la frecuencia de resonancia de la antena, mientras que el perfil delgado acorta el camino de acoplamiento de la energía de campo cercano. Al seleccionar el modelo, se debe confirmar que la constante dieléctrica y el ángulo de pérdida de la placa absorbente en la banda de antena objetivo son ortotrópicos, no solo la tasa de absorción de la banda de ruido.
La siguiente tabla resume las condiciones aplicables y los costos de los tres medios de selectividad espacial:
Juicio de selección a partir del costo de la eficiencia de la antena
Primero, primero confirme la pérdida de inserción o la tasa de absorción del material absorbente en la banda de trabajo de la antena objetivo, en lugar de ver solo el pico de absorción de la banda de ruido.
Un material con una tasa de absorción del 90% en 24 ghz, si la antena también funciona en 24 ghz, pegarse al campo cercano de la antena significa que el 90% de la energía de radiación de la antena puede disiparse. Al seleccionar el modelo, se debe exigir al proveedor que proporcione datos de pérdida de inserción del material en la banda de trabajo de la antena y confirme la relación espacial entre la posición de montaje y el campo cercano de la antena. Si no se puede evitar el campo cercano, se debe dar prioridad a los materiales con menor pérdida de inserción en la banda de antena en lugar de los materiales con mayor absorción en la banda de ruido.
En segundo lugar, se evalúa la influencia de la constante dieléctrica del material absorbente en la frecuencia de resonancia de la antena.
Incluso si la pérdida del material en la banda de frecuencia de la antena es muy baja, su constante dieléctrica todavía arrastrará la frecuencia de resonancia. Para las antenas de banda estrecha (como nfc, ciertas bandas de frecuencia Sub - 6 ghz), el desplazamiento de frecuencia de decenas de MHz puede causar un deterioro de la relación de onda estacionaria. Al seleccionar el modelo, se debe confirmar la parte real de la constante dieléctrica de la placa absorbente en la banda objetivo, y el efecto de carga de la placa absorbente debe incluirse en la simulación o medición real en la etapa de diseño de emparejamiento de antenas.
En tercer lugar, priorizar el esquema de patrón o FSS cuando el espacio lo permita, en lugar de "cobertura completa" con una pieza de material continuo
La construcción de montaje continuo es simple, pero el costo para la eficiencia de la antena es el mayor. Si la relación espacial entre la antena y la fuente de ruido es compleja, el montaje de patrón puede limitar el material absorbente a la ruta de ruido y reducir la oclusión del calibre de la antena. El esquema fss, por su parte, proporciona selectividad en la dimensión de frecuencia, adecuada para escenarios en los que el ruido se separa de la banda de frecuencia de la señal. Ambas soluciones requieren que el proveedor proporcione soporte de diseño que coincida con la estructura de la antena, en lugar de proporcionar solo láminas estándar.
Academia avanzada (shenzhen) Technology co., Ltd.La línea de productos de materiales absorbentes de ondas de teléfonos móviles cubre láminas absorbentes de ondas delgadas, burbujas absorbentes de ondas de agujeros finos y esquemas de troquelado dibujables.
El espesor de la placa absorbente delgada se puede bajar a la magnitud de 0,1 mm, soportando la opción de matriz de baja permitividad, que puede proporcionar datos de Permitividad y pérdida de inserción en la banda objetivo; La burbuja de absorción de ondas de agujero fino se enfrenta a la supresión de resonancia de la cavidad de 24 - 43,5 ghz; El esquema de troquelado de patrón puede ser diseñado para el montaje local de acuerdo con la distribución de campo cercano de la antena.
La evaluación conjunta del soporte del producto y la estructura de la antena ayuda a los ingenieros a encontrar un equilibrio cuantificable entre la supresión del ruido y la eficiencia de la antena. Para más información técnica, visitehttp://www.avanzado.cn/.