| 在最近五年左右,由于當(dāng)前電子產(chǎn)品對(duì)成本和尺寸提出的限制,可以看出,平面板屏蔽的使用在增加。在過(guò)去,“屏蔽效能”通常是指對(duì)一組均勻的遠(yuǎn)方電磁場(chǎng)電磁輻射或能量的屏蔽能力。
然而現(xiàn)在僅僅拋出一個(gè)數(shù)字不再是足夠的了,必須對(duì)其附帶充分的條件,并且對(duì)具體的應(yīng)用也要充分理解。
屏蔽效能（shielding effectiveness, S.E.）最常見(jiàn)的定義是：
S.E.=20 log（Ea/Ei）=20 log（Ha/Hi）,其中Ei、Hi分別是入射電磁場(chǎng)的電場(chǎng)分量和磁場(chǎng)分量;而Ea、Ha分別是屏蔽板對(duì)面的衰減電磁場(chǎng)的電場(chǎng)分量和磁場(chǎng)分量。
遺憾的是,只有當(dāng)入射的和衰減的電磁場(chǎng)既是在遠(yuǎn)處電磁場(chǎng)中測(cè)定的均勻平面波,又要求屏蔽板在所有方向上都有無(wú)限大的面積時(shí),這個(gè)等式才是正確的。遠(yuǎn)處電磁場(chǎng)的本質(zhì)是這樣一種情形,即其中的電場(chǎng)分量和磁場(chǎng)分量是通過(guò)377Ω（120πΩ）（空氣或自由空間的阻抗）相聯(lián)系的。
然而,這個(gè)定義除了用于遠(yuǎn)處電磁場(chǎng)的情形外,對(duì)普通的情況是不能用的。因?yàn)槲覀儾粌H要確定對(duì)遠(yuǎn)處電磁場(chǎng)輻射（不敏感的）情況下的屏蔽效能,而且還必須確定對(duì)近處電磁場(chǎng)輻射的情形、近處電磁場(chǎng)不敏感的情形、電場(chǎng)線或磁場(chǎng)線,以及最終頻率的屏蔽效能。
近處電磁場(chǎng)的影響
當(dāng)屏蔽是在輻射源的近處電磁場(chǎng)內(nèi)時(shí),會(huì)出現(xiàn)許多復(fù)雜的情形。在屏蔽的內(nèi)部,輻射源的電場(chǎng)和磁場(chǎng)分量將會(huì)不同,所以必須分別地考慮。性能將受輻射源的頻率和位置、電磁場(chǎng)的形狀,以及寄生或分布的電感和電容的影響。
就這種方法來(lái)說(shuō),必須了解希望使用屏蔽的場(chǎng)（電的或磁的）的形態(tài),然而,這就意味著,即使是在非常接近于輻射源的情況下,仍舊把這種場(chǎng)看作是輻射均勻的場(chǎng)。同樣地,近處電磁場(chǎng)的本質(zhì)指的是電磁場(chǎng)表現(xiàn)出額外的徑向分矢量。
上面指出的這種簡(jiǎn)化方法不能把這一現(xiàn)象考慮進(jìn)去,換言之,因?yàn)槲覀兪窃凇盁o(wú)功的”電磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi),所以目前這種方法就成了“耦合”問(wèn)題,自然而然,這就表明簡(jiǎn)單的輻射已不應(yīng)是我們所要考慮的問(wèn)題。即使計(jì)及屏蔽的孔隙,計(jì)算或估計(jì)屏蔽罩或外殼的屏蔽效能仍舊不能達(dá)到接近的程度。
輻射源與屏蔽的耦合、各單元之間相互耦合的影響、屏蔽終端的影響以及接地技術(shù),都必須考慮進(jìn)去。我們必須考慮感應(yīng)電流及其返回通道、通過(guò)屏蔽擴(kuò)散的電流、屏蔽的間斷點(diǎn)（即轉(zhuǎn)彎和拐角）,以及綜合形成的外電壓。
平面板屏蔽的效能在很大程度上取決于印刷電路板安裝區(qū)域的合理設(shè)計(jì)。通常這個(gè)屏蔽的第六邊是電路板上的接地平面,從這個(gè)被屏蔽的區(qū)域通到其他電路板元件上的通孔和（或）線跡的數(shù)目與間距都會(huì)影響屏蔽的效能。
所以為了從采用平面板屏蔽上獲得最大益處,所涉及到的問(wèn)題要比在設(shè)備或電路上僅僅安放個(gè)金屬外殼更多。設(shè)計(jì)者一定不能忘記穿過(guò)層間線跡、通孔、焊盤(pán)和孔洞的各種噪聲泄漏通道。
避免耦合
通孔、焊盤(pán)和孔洞在高頻下都是電感性的,因而它們兩端的電壓降可能耦合到屏蔽物和鄰近的線跡上,因此為了避免來(lái)自這些散射場(chǎng)的耦合,重要的是使屏蔽延伸到通孔、焊盤(pán)和孔洞之外,不僅要覆蓋設(shè)備,也要覆蓋這些泄漏的通道。同樣的警告也適用于地溝和分段的電源表面。
然而在更高的頻率和更短的波長(zhǎng)情況下,孔洞的大小和數(shù)量就成了一個(gè)問(wèn)題,正如一個(gè)實(shí)例的計(jì)算所示,當(dāng)波長(zhǎng)接近于孔洞的尺寸時(shí),這些孔洞的尺寸會(huì)降低屏蔽的效能。
假定頻率為100 GHz,而相應(yīng)的波長(zhǎng)為0.12 in.,一般來(lái)說(shuō),縫隙和孔洞不應(yīng)長(zhǎng)于波長(zhǎng)的1/20到1/50,即0.003～0.006 in.。換言之,我們不能有任何縫隙、孔洞或在直徑或長(zhǎng)度方面大于3～6 mil（密耳）的接縫。
因此人們會(huì)明白,在高頻下,要把平面板的屏蔽完全密封起來(lái)是多么地困難。所以需要利用其他方法,比如像使用吸收劑材料。
其他方面的考慮
在較高頻率下的另一個(gè)問(wèn)題是諧振效應(yīng),它的耦合在各種結(jié)構(gòu)中是起自諧振的影響,比如像無(wú)功的有載傳輸線、印刷電路板內(nèi)的縫隙、印刷電路板和金屬外殼之間的縫隙,所有這些都起諧振腔的作用。
一個(gè)2×0.5 in.的外殼諧振在大約12GHz的一次諧波下,在這種極高的頻率下,即使微弱的耦合也可以誘發(fā)強(qiáng)烈的振蕩,這些振蕩能夠耦合到外殼內(nèi)的其他點(diǎn)上。為了減少這種現(xiàn)象,必須通過(guò)插入損耗（阻尼因子Q）來(lái)降低諧振腔的Q值。
要去除高于1 GHz的頻率,使用吸收材料是種可行的選擇。它們是通過(guò)吸收能量并將其轉(zhuǎn)換成熱量來(lái)降低輻射,由于它們要轉(zhuǎn)換電磁能量,所以這些材料不應(yīng)接地。只要它們阻斷電磁場(chǎng)的通道,或者處在場(chǎng)的通道中,它們就會(huì)降低場(chǎng)的電磁能量。
因此今后屏蔽越來(lái)越多地變成了多層的概念,平面板屏蔽將仍然控制較低的頻率,而吸收劑涂層的內(nèi)層將處理更高的頻率分量。
在頻率高于10GHz的情況下,由于所謂的集膚效應(yīng)現(xiàn)象,表面的導(dǎo)電率變得格外關(guān)鍵,在這種情況下,電流都趨向于擠入導(dǎo)體的最上層。隨著越來(lái)越多的電流擠入越來(lái)越薄的厚度,電流密度就會(huì)增加,這又會(huì)引起一個(gè)增加的電壓降,而這個(gè)電位可供更多地輻射或泄漏。
涂層或密封墊材料的表面導(dǎo)電率也是關(guān)鍵的,由于許多像鉻酸鋅這樣的保護(hù)涂料是由粘合劑中的導(dǎo)電微粒組成的,所以生產(chǎn)廠商對(duì)用在其外殼上的保護(hù)涂料已經(jīng)有了這方面的經(jīng)驗(yàn)。
對(duì)于各種涂料的另一個(gè)問(wèn)題是,為了獲得低的接觸電阻,要求壓力最小。目前正在積累這些資料,以便更好地了解這一現(xiàn)象。
有關(guān)平面板屏蔽的更多信息請(qǐng)瀏覽：www.lairdtech.com。
|
66821730(技術(shù)支持)
