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(多图) 屏蔽是你的朋友,但也有例外的时候…

EDNChina 编译?? 2013年09月23日 ?? 收藏1
屏蔽是你的朋友,但也有例外的时候……

n电路大部分用作防止外边的信号进入并干扰里面电路的保护措施,但也能防止里面的信号逃逸,因此负责电磁干扰(EMI)一致性工作的工程师非常乐意使用它们。

即使在低频电路中,屏蔽也能防止由于空气电流和交流输电线拾取引起的漂移。在更高的频率,屏蔽可以防治辐射和拾取信号。在射频或微波电路中,屏蔽使得无线接收机、频谱分析仪和由于没能在各个射频和中频部分之间提供足够屏蔽和隔离而无法正常工作的各种设备能正常工作。

那么什么方面会出错呢?其实10年前基本上是不会出错的。大部分标准无线应用仍工作在最高2.5GHz的频率。在这种情况下屏蔽罩通常有利无弊。后来“普通射频”发展到了3GHz以下的频率,但今天的“普通射频”发展到了6GHz以下,甚至在消费电路中使用工作频率高达6GHz的电路版图设计也很常见。

这种情况要求屏蔽我们的射频电路,目的不仅是要让我们的电路正常工作,而且要防止在规范测试中出现电磁干扰辐射问题。

常见的屏蔽形式是放置在电路上方的某种导电结构。这些组件范围很广,从电视调谐器类型的铁罐,覆盖有导电材料的简单塑料模具,到专门针对我们的电路板经昂贵加工的铝块。

当我们在电路板上放置屏蔽罩时,我们会创建一个传导性的电子腔,这种腔喜欢某些频率或各种横向电磁(TEM)模式[2]。换句话说,它在某些频率会产生谐振。

这些谐振模式通常是不好的,因为我们希望屏蔽罩能阻止电场逃逸(而且确实会),但在某些频率点,屏蔽罩内的电磁波会变得非常强大。这正是我们的问题出现的地方。

通过使用简单的数学公式就可以预测开始出现这种现象的频率[2]。

对于高度、宽度和长度分别为H、W和L(其中W>L>H)的盒子来说,可以用下列等式计算各种TEM模式:

公式1
公式1

其中尺寸的单位是米,

计算得到的谐振频率是MHz,

屏蔽或腔内的介质假定为空气。

变量a、b和c在不同TEM模式时有不同取值——要么是1,要么是0。由于3个变量都可能是1或0,所以这种简单模型可以用来预测矩形密封盒子所有可能的TEM模式。

在屏蔽设计中,我们通常只对屏蔽腔可以谐振的最低频率感兴趣,因此公式1可以简化成:

公式2
公式2

公式2代表的是TEM101模式。公式1的‘a’和‘c’都等于1,‘b’等于0。你可以直观地看到,这是屏蔽腔最大尺寸的对角线。这个对角线长度的倒数正比于频率。

公式2可以用来计算矩形屏蔽罩产生谐振时的最低频率。

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屏蔽罩? 电磁干扰? 屏蔽盒?

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