¿Absorbedor de blindaje electromagnético: de baja a alta frecuencia, ¿ cómo deben los ingenieros elegir el mecanismo de pérdida que coincida?

En la selección de absorbedores de blindaje electromagnético, un malentendido común es medir el material de todas las bandas de frecuencia con el mismo estándar de evaluación. La esencia física de la interferencia electromagnética de baja frecuencia es muy diferente de la interferencia electromagnética de alta frecuencia, y los requisitos para los parámetros del material apenas se cruzan.

Primero echemos un vistazo a un conjunto de datos comparativos. En la banda de baja frecuencia de 9 kHz - 30 mhz, la eficiencia de blindaje de la muestra de absorción de ondas nanocristalinas con un espesor de 1,54 MM puede alcanzar 84,4 - 85,0 db. mientras que en la banda de alta frecuencia de 2 - 18 ghz, el esquema de nanocompuestos maduro en la industria ha logrado una pérdida de reflexión estable por debajo de - 40 dB con un espesor de 0,05 - 1 mm. No es raro que dos conjuntos de datos aparezcan en la misma especificación de materiales, pero los mecanismos físicos detrás de ellos son completamente diferentes. Si no se entiende esta diferencia, la selección puede gastar fácilmente el presupuesto en parámetros incorrectos.

Banda de baja frecuencia: la eficiencia del blindaje es el indicador principal

En la banda de baja frecuencia por debajo de decenas de mhz, la capacidad de penetración de las ondas electromagnéticas es fuerte, la relación entre la longitud de onda y el tamaño de la estructura del equipo es grande, y las condiciones de campo cercano generalmente no son válidas. En este momento, la contribución de la conductividad eléctrica del material a la eficiencia del blindaje es la más directa: cuanto mayor sea la conductividad eléctrica, más fuerte será el efecto de vórtice y más efectiva será la reflexión y atenuación del campo magnético de baja frecuencia.

Muchos ingenieros se centran primero en la pérdida de reflexión (rl) en las bandas de baja frecuencia, pero este es un indicador para evaluar el rendimiento de absorción, reflejando la capacidad del material para convertir la energía de las ondas electromagnéticas en energía térmica, no la capacidad de bloquear la penetración de las ondas electromagnéticas. La regla más adecuada para la banda de baja frecuencia es la eficiencia de blindaje (se), es decir, la expresión logarítmica de la relación entre la Potencia incidente y la Potencia transmitida.

Esto significa que la selección de bandas de baja frecuencia debe prestar atención prioritaria a los datos de eficiencia de blindaje del material, así como al grosor y densidad de superficie correspondientes a proporcionar esta eficiencia. Para las fuentes de radiación de baja frecuencia, como las nuevas fuentes de energía eléctrica y las fuentes de energía industrial, los materiales con una eficiencia de blindaje superior a 80 dB y una densidad superficial controlada dentro de 2,5 kg / m2 son un punto de partida razonable.

Segmento de alta frecuencia: la parte virtual de la conductividad magnética determina la capacidad de absorción

Cuando la frecuencia entra en el rango de ghz, la imagen física cambia significativamente. Cuando la longitud de onda se reduce a un tamaño comparable al del paquete, se establecen las condiciones de campo cercano, y el componente de campo magnético se convierte en la principal fuente de interferencia. En este momento, la capacidad de pérdida magnética del material se convierte en el parámetro central que determina el efecto de absorción.

La parte virtual de la conductividad magnética mu "refleja directamente la intensidad de la pérdida magnética, que 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 frecuencia máxima de mu "determina la banda de absorción más fuerte del material. si la frecuencia de ruido objetivo se desvía del pico de mu" más de una octava de frecuencia, es difícil obtener el efecto de absorción ideal incluso si aumenta el espesor del material. Por lo tanto, al seleccionar la banda de ghz, 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".

La parte real de la conductividad magnética, mu 'cerca de 10 MHz y más de 50, se puede clasificar en el tramo de "alta conductividad magnética". actualmente, mu' de la placa de alta conductividad magnética a 1 MHz puede alcanzar el tramo de 250, y se recomienda utilizar una banda de frecuencia de 10 MHz a 6 ghz. Sin embargo, para las frecuencias principales de ruido por encima de 2 - 3 GHz (como las bandas Wi - Fi y 5G Sub - 6), se sigue aumentando la disminución del rendimiento marginal de mu 'y, en este momento, se debe prestar atención a la optimización del componente de pérdida de mu "y la coincidencia de resistencia.

Emparejamiento de resistencia: umbral oculto para la absorción de alta frecuencia

Incluso si la capacidad de pérdida magnética del material es suficiente, si las ondas electromagnéticas pueden entrar sin problemas en el interior del material sigue siendo una cuestión independiente. La resistencia a las ondas en el espacio libre es de aproximadamente 377 omega. cuando la resistencia a la entrada del material se desajuste gravemente con este valor, las ondas electromagnéticas incidente se reflejan en gran medida en la superficie y no pueden entrar en el interior del material para participar en el proceso de pérdida magnética.

La coincidencia de resistencia se puede ajustar controlando la conductividad eléctrica y la constante dieléctrica del material. Tomemos como ejemplo la estructura de doble gradiente mxene / fe o, que realiza el proceso de "absorción - reflexión - reabsorber" a través del diseño de doble gradiente eléctrico - magnético: las ondas electromagnéticas entran primero en la capa de Transición de baja pérdida y luego se reflejan parcialmente en la capa reflectante, que se absorbe de nuevo a través de la capa de Transición. Este diseño permite alcanzar una eficiencia total de blindaje de 49,98 db, un coeficiente de absorción de 0,51 y un espesor de solo 180 micras. Este dato muestra que a través del diseño de la estructura de gradiente, la coincidencia de resistencia y la intensidad de absorción se pueden mejorar simultáneamente a un espesor más delgado, sin tener que depender del aumento del espesor para compensar el desajuste de resistencia.

La siguiente tabla resume las diferencias de prioridad entre las diferentes dimensiones de los parámetros en la selección desde la perspectiva del segmento de frecuencia:

Restricciones de fiabilidad ambiental en la selección de Ingeniería

Los parámetros electromagnéticos probados en laboratorio se obtienen en un entorno estándar, mientras que la temperatura, la humedad y las tensiones mecánicas en aplicaciones prácticas cambian la respuesta electromagnética del material. Después de 1000 ciclos de alta y baja temperatura de - 40 ° C a 125 ° c, la deriva de los parámetros electromagnéticos se controla dentro del 5%, que es el umbral básico para aplicaciones a bordo e industriales. La prueba de sesgo húmedo y térmico de 85 ° C / 85% RH también requiere 1000 horas sin atenuación significativa del rendimiento.

El mantenimiento del rendimiento de las absorbentes flexibles en condiciones de flexión también merece atención. Si el material necesita pasar por una curva durante el montaje o instalarse en una superficie no plana, los cambios en la resistencia de la superficie después de la curva afectarán directamente la ventana de emparejamiento de resistencia. Las microcracks no cambian significativamente la apariencia, pero desviarán la resistencia de entrada del valor óptimo, lo que hará que el rendimiento de absorción disminuya en silencio. La selección de absorbedores con capas de resistencia flexibles es más confiable en escenarios de deformación que la versión que utiliza películas conductoras frágiles.