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No design de compatibilidade eletromagnética dos dispositivos eletrônicos, um fato facilmente esquecido é que a própria eficácia do escudo não distingue se a energia é absorvida ou refletida. Um pedaço de folha de metal pode facilmente proporcionar efetividade de escudo de mais de 60 dB, mas a forma como ela alcança essa figura é refletindo quase todas as ondas eletromagnéticas incidentes de volta à sua localização original. Para a fonte de ruído interna do dispositivo, as ondas eletromagnéticas refletidas não desaparecem, elas só são mudadas em direção de propagação e continuam a buscar caminhos de vazamento na cavidade.
Essa estratégia de "reflexão para o escudo" não é um grande problem a na faixa de frequência, mas quando a frequência entra na faixa de GHz e o comprimento de onda das ondas eletromagnéticas de campo próximo é curto para ser comparável ao tamanho do pacote e espaço de conectores, a interferência e efeitos de onda de pé das ondas refletidas começam a dominar o desempenho EMI do sistema. Ainda mais problem ático é que escudos de alta reflexividade podem se tornar uma fonte de radiação secundária em sistemas eletrônicos densos, transformando ruído local em um problem a de interferência mais amplo.
Coincidência de impadência: a chave para determinar se ondas eletromagnéticas "entram" ou "saltam"
Quando ondas eletromagnéticas entram em qualquer material do ar, ocorrem reflexões parciais e transmissões parciais na interface. A proporção de reflexão é determinada pela diferença de impedância entre as duas mídias. A impedância de ondas do espaço livre é de cerca de 377 Ω. Quando a impedância de entrada do material se aproxima desse valor, ondas eletromagnéticas podem entrar no interior do material na extensão máxima, em vez de ser saltadas de volta na superfície.
A impedância dos metais é extremamente baixa e severamente descompanhada com o espaço livre, então ondas eletromagnéticas incidentes são quase completamente refletidas na superfície do metal. É também por isso que os materiais de alta condutividade, embora possuem altos valores de eficácia de proteção, pertencem essencialmente ao tipo de proteção "dominante de reflexão". Para realmente esperar que a energia eletromagnética seja dissipada em vez de transferida, os materiais precisam satisfazer duas condições simultaneamente: combinar a impedância de entrada com o espaço livre, e mecanismos suficientes de perda eletromagnética para atenuar ondas entrando no interior do material.
O design de escudos eletromagnéticos absorventes placas de ondas gira em torno dessas duas condições. Ao contrário de escudos de metal puro, placas de onda absorventes convertem energia eletromagnética entrando no interior do material em energia térmica através de perdas magnéticas e dielétricas. As perdas magnéticas são decorrentes da ressonância natural, da ressonância da parede de domínio e das perdas de corrente de eddy de pós magnéticos suaves em campos magnéticos alternados; A perda dielétrica origina da polarização dipólica e da polarização da interface. Estes mecanismos trabalham juntos para causar que ondas eletromagnéticas sofrem múltiplas absorções dentro do material, em vez de simplesmente saltar de volta da superfície.
Cerca de Campo e Campo Far: Mesmo Material, Lógica de Design Diferente
Os cenários de aplicação do escudo de placas de ondas absorventes podem ser aproximadamente divididos em duas categorias: supressão de campo próximo e escudo de campo distante, que têm diferenças sistemáticas nos requisitos materiais.
Em cenários próximos do campo, a distância entre a fonte de ruído e a placa de absorção é inferior a λ/2 π. Nessa condição, os componentes de campo elétrico e magnético já não são ortogonais, e o componente de campo magnético muitas vezes domina. Radiação perto de chips, troca de ruído de conversores de DCDC, e conversa cruzada entre conectores são todos problemas típicos de campo próximo. Para ruído de campo próximo dominado por campos magnéticos, a permeabilidade magnética do material é o parâmetro primário, e a forma geométrica e a posição de montagem do corpo protetor têm um impacto muito maior no efeito final do que nos cenários de campo longe. A placa de onda absorvente da série AB3000 de 3M é projetada para aplicações de campo próximo variando de 1 GHz a 10 GHz, com uma permeabilidade nominal de 30 e um intervalo de frequência alvo de 3-7 GHz, com uma espessura de 0,1 mm a 0,5 mm.
Em cenários de campo distante, ondas eletromagnéticas se propagam sob a forma de ondas planas, com componentes de campo elétrico e magnético de impedância ortogonal e onda perto de 377 Ω. Os materiais precisam ter condutividade ou perda magnética suficiente para atenuar ondas de incidentes, e os requisitos de coincidência de impedância são mais rigorosos porque a espessura do escudo de longo campo é geralmente muito menor do que o comprimento de onda, e a coincidência não pode ser alcançada dependendo de interferência de longo de onda trimestre. Para aplicações de campo distante, o design de gradiente de impedância de estruturas multicamadas é muitas vezes mais eficaz do que materiais únicos: a camada externa tem impedância próxima ao espaço livre para permitir que as ondas entram, e a camada interna gradualmente aumenta a reflexividade para promover múltipla dispersão e absorção dentro.
A tabela seguinte resume as diferenças nas dimensões de design chave entre placas de absorção de escudos de campo próximo e longo:
Caminho de implementação da engenharia de escudos dominantes na absorção
Existem três caminhos principais na engenharia para reduzir a reflexividade da placa de onda absorvente enquanto mantém a eficácia de escudo disponível.
O primeiro tipo é a estrutura de gradiente de impedância
Ao projetar um filme resistente ou camada de baixa condutividade no lado da placa absorvente que enfrenta a onda de incidente, a impedância de entrada gradualmente transita de 377 Ω em espaço livre para uma impedância inferior dentro do material. O valor de resistência à superfície do filme resistente é normalmente controlado dentro do intervalo de -15% a 20% da impedância do vácuo para alcançar um equilíbrio prático de impedância. A chave deste projeto é que a resistência à superfície do filme resistente não muda em condições de dobramento - se a dobração causa o filme resistente a quebrar, a impedância correspondente janela muda, e o desempenho de absorção deteriora em consequência.
O segundo tipo é a estrutura de interferência de várias camadas
Coloque a camada de alta perda entre duas camadas reflexivas e aumente a absorção utilizando as múltiplas reflexões e a cancelação de interferência das ondas eletromagnéticas entre as camadas. A estrutura de sanduíche Fe[UNK]O3/CNT/Fe[UNK]O3 é um exemplo representativo: a superfície rugosa do Fe[UNK]O3 externo melhora a coincidência de impedância entre espaço livre e materiais compostos, tornando mais fácil para ondas incident a is entrar no filme, a camada interna do CNT proporciona perda condutiva, e a camada de trás Fe[UNK]O3 atenua ainda mais as ondas transmitidas através da perda magnética. A eficácia total do escudo dessa estrutura atingiu 56,8 dB, e a proporção de absorção para reflexão (A/R) aumentou de 0,69 de filme puro CNT para 1,86, indicando uma mudança no mecanismo de escudo de reflexão dominada para absorção dominada.
O terceiro tipo é a estrutura de perda gradiente
Dentro de uma única placa de onda absorvente, a concentração ou tipo de preenchimento de perda magnética mostra uma distribuição gradiente da superfície incidente para trás, fazendo com que as ondas eletromagnéticas se atenuem gradualmente durante a penetração em vez de serem refletidas numa única interface. A estrutura de dois gradientes obteve uma eficiência de escudo de 49,98 dB e um coeficiente de absorção de 0,51 a uma espessura de apenas 180 μm. Seu processo de reabsorção de reflexão de absorção melhorou efetivamente a intensidade de absorção por espessura de unidade.
Duas restrições práticas na seleção
Para os engenheiros, os princípios de design acima referidos precisam ser aplicados a parâmetros materiais específicos e condições de montagem. As duas restrições seguintes são facilmente subestimadas durante a seleção.
O impacto implícito da flexibilidade na concordância de impedância
Se a placa de absorção de ondas precisa sofrer dobramento durante a montagem ou ser instalada em uma superfície não plana, a mudança na resistência à superfície após dobramento deve ser verificada. Os microcracks no filme resistente ou na camada condutiva não mudarão significativamente a aparência, mas causarão que a impedência de entrada se desvia da janela correspondente, resultando em uma diminuição do desempenho de absorção no silêncio. Escolhar uma placa de absorção de ondas com uma camada de resistência de polímeros condutivos flexível é mais confiável em cenários de deformação do que usar uma versão de filme fino de metal fraco.
Coincidência da banda de frequência alvo com espectro de permeabilidade material
As partes reais e imaginarias da permeabilidade magnética de uma placa de onda absorvente variam com frequência, e a frequência máxima de μ 'determina a banda de absorção mais forte do material. Se a frequência de ruído alvo se desvia do valor máximo em mais de uma octava, mesmo se a espessura do material for aumentada, é difícil alcançar o efeito de absorção desejado. Ao selecionar, os μ "dados do material na faixa de frequência alvo devem ser confirmados primeiro, em vez de focar apenas na "faixa de frequência operacional" nominal ".
Advanced Institute (Shenzhen) Technology Co., Ltd.A série de materiais de absorção de marcas de platina de pesquisa abrange três modelos: XJY-MH100, XJY-MH150 e XJY-MH200. A permeabilidade magnética da parte real abrange ≥ 100 a ≥ 200, e a espessura dos produtos da série pode ser tão baixa como 0,2 mm. A intervalo de temperatura de trabalho é de -40 °C a 125 °C, e a taxa de retardante da chama atinge UL94 V-0.
Essa série adota a tecnologia de dispersão de orientação do pó magnético mole nanocristalino de folha, que melhora a permeabilidade magnética ao mesmo tempo que regula a constante dielétrica através do processo de revestimento da superfície para manter a estabilidade da janela de coincidência de impedância. O produto suporta montagem flexível, corte de precisão e composto multicamadas, e pode ser personalizado de acordo com faixas específicas de frequência, restrições espaciais e condições de dobramento. Para mais informação técnica, visitehttp://www.avanzado.cn/.