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Resumen
Desde la investigación y el desarrollo de materiales absorbentes de ondas electromagnéticas, la inspección de materiales entrantes hasta la aceptación del producto terminado, las pruebas de permeabilidad magnética compleja y constante dieléctrica compleja recorren todo el proceso. A partir de tres tipos de métodos de prueba centrales, el método de guía de onda y el método de arco, este trabajo explica los límites aplicables del algoritmo nrw, el problema de divergencia de media longitud de onda y la interferencia de modo de alto orden, analiza el impacto sistémico de las tolerancia de preparación de muestras y el entorno de temperatura en Los resultados de la prueba, y proporciona un marco de verificación y juicio de los datos de parámetros electromagnéticos del proveedor.
El mismo lote de materiales absorbentes de ondas electromagnéticas se envía a dos laboratorios para la prueba de parámetros electromagnéticos, y el valor de la parte virtual de la conductividad magnética compleja mu "en la banda de 2 - 6 GHz puede diferir en más del 15%. Esto no es causado por un problema con el material en sí, sino por las diferencias en la selección del método de prueba y la preparación de la muestra.
Para los ingenieros de materiales absorbentes de ondas, mu "y epsilon" son la base central para la selección. La curva de pérdida de reflexión se puede calcular a través de la teoría de los parámetros electromagnéticos y la línea de transmisión, pero solo si los parámetros electromagnéticos en sí son confiables. Si hay una desviación del sistema en los resultados de las pruebas de mu "y epsilon", todas las evaluaciones de rendimiento posteriores se basan en una base poco confiable.
Límites aplicables a los tres tipos de métodos de prueba
Para la prueba de los parámetros electromagnéticos de los materiales absorbentes de ondas electromagnéticas, los métodos principales de la industria se dividen en tres categorías: método concéntrico, método de guía de onda y método de espacio libre. Tienen sus propios límites en la cobertura de frecuencia, la morfología de las muestras y el procesamiento de datos.
Método concéntricoLas muestras de polvo o sólido se cargan en una pinza concéntrica, los parámetros S se miden a través de un analizador de red vectorial (vna), y la constante dieléctrica compleja y la permeabilidad magnética compleja se invierten con el algoritmo nrw. Su rango de frecuencia suele cubrir entre 2 y 18 GHz y es adecuado para muestras de polvo y muestras sólidas de pequeño tamaño que se pueden procesar en anillos. La limitación central del método concéntrico es que la muestra debe ajustarse estrechamente a la pared interior de la pinza, y cualquier brecha de aire introducirá un error de fase en el parámetro s, lo que provocará una distorsión de los valores calculados de Epsilon "y mu".
Método de guía de ondaLas muestras se procesan en láminas que coinciden con la sección transversal de la Guía de onda rectangular estándar y se colocan en la Sección de la Guía de onda para medir los coeficientes s y S. Este método tiene una alta precisión de prueba y una pequeña cantidad de muestras, y es uno de los métodos más utilizados para medir los parámetros electromagnéticos de microondas en el laboratorio. Sin embargo, el rango de frecuencia del método de guía de onda está determinado por el tamaño de la Guía de onda, y cada guía de onda corresponde a una banda de frecuencia específica. En ambientes de alta temperatura, el aparato de prueba debe ser reemplazado por aleación de alta temperatura o material de fibra de carbono, y la atmósfera de prueba debe cambiarse a vacío o argón para evitar la oxidación, lo que aumenta la complejidad del sistema de prueba.
Método de arco (método del espacio libre)Las ondas electromagnéticas se emiten a muestras planas a través de antenas en una cámara oscura de microondas para medir la reflectividad en diferentes ángulos de incidencia. Su ventaja radica en las pruebas sin contacto, el soporte para la medición multiángulo y la cobertura de banda ancha, y el rango de frecuencia puede cubrir de 1 a 40 ghz. Sin embargo, el método de arco requiere un gran espacio de cámara oscura y muestras de gran área, y los requisitos para la reflectividad del Fondo son estrictos: la reflectividad del Fondo debe ser inferior a - 40 dB para garantizar la precisión de la prueba.
La siguiente tabla resume las diferencias en los parámetros básicos de los tres tipos de métodos:
Las especificaciones generales para absorbedores de blindaje electromagnético y gjb 2038a - 2011 proporcionan un marco estandarizado para la prueba de reflectividad de los materiales absorbentes, mientras que SJ 20512 - 1995 estipula el método de prueba de la Permitividad compleja y la conductividad magnética compleja de los materiales sólidos con grandes pérdidas de microondas. Sin embargo, estas normas no obligan a unificar los métodos de prueba y las condiciones de preparación de muestras de todos los proveedores, lo que hace que los datos de diferentes laboratorios no sean necesariamente comparables horizontalmente directamente.
La trampa de ingeniería del algoritmo NRW
Tanto el método concéntrico como el método de guía de onda, la adquisición de parámetros electromagnéticos depende del algoritmo NRW (nicolson - Ross - weir) para invertir Epsilon y mu de los parámetros S. hay dos trampas fácilmente ignoradas en la aplicación de ingeniería de este algoritmo.
Problema de divergencia de media longitud de onda
El algoritmo NRW mostrará una divergencia numérica cerca del múltiplo entero de la longitud de onda correspondiente a la frecuencia de prueba (es decir, la condición de media longitud de onda), lo que provocará fuertes fluctuaciones en los valores calculados de Epsilon "y mu". La solución es utilizar muestras con un cuarto de espesor de longitud de onda o utilizar el método de promedio de espesor múltiple en el procesamiento de datos para suavizar las áreas divergentes.
Desplazamiento de fase causado por la brecha de aire
El método de coaxalización requiere que no haya brecha de aire entre la muestra y la pared interior de la pinza, pero en la práctica, después de que la muestra de polvo y la parafina se mezclan y presionan en un anillo, puede quedar una brecha de micras entre el diámetro exterior del anillo y la pared interior de la pinza. Esta brecha introducirá un error de fase significativo por encima de 10 ghz, lo que hará que Epsilon sea "alto y mu" bajo. El método de guía de onda también se enfrenta a este problema: cualquier brecha entre la lámina de la muestra y la pared de la Guía de onda cambiará la relación de fase del parámetro s y afectará la precisión de los resultados de inversión.
Influencia sistemática de la temperatura en los resultados de las pruebas
Los parámetros electromagnéticos de los materiales absorbentes de ondas electromagnéticas son sensibles a la temperatura, pero la Dependencia de la temperatura de los diferentes parámetros no es consistente. Un estudio basado en el coeficiente de dispersión de frecuencia electromagnética mostró que en el rango de 298 K a 473 k, la constante dieléctrica compleja y la conductividad magnética compleja del material mostraron diferentes tendencias de respuesta a la temperatura, pero el coeficiente de dispersión de los dos se mantuvo relativamente estable en la variación de temperatura. Este descubrimiento sugiere que si solo se prestan atención a los datos de "mu" y "epsilon" a una sola temperatura, es posible que no se pueda evaluar con precisión el rendimiento de absorción del material a la temperatura de trabajo real.
Para escenarios de aplicación con grandes fluctuaciones de temperatura, como la electrónica a bordo y las unidades de radiofrecuencia de la estación base, se recomienda que los proveedores proporcionen datos de parámetros electromagnéticos de temperatura variable que cubran al menos -40 ° C a 125 ° c. Si la frecuencia máxima de mu "del material a alta temperatura se desvía más de una octava de frecuencia, los datos de prueba a temperatura ambiente no se utilizarán para el juicio de selección en condiciones reales de trabajo.
Estrategia de verificación de datos en la selección de Ingeniería
Frente a los datos de parámetros electromagnéticos proporcionados por el proveedor, los ingenieros pueden verificar desde las siguientes dimensiones.
Confirmar el método de prueba, el grosor de la muestra y las condiciones de preparación
Se requiere que el proveedor proporcione un informe de prueba completo, que incluya el número estándar de prueba, el tipo de método, el grosor y la tolerancia de la muestra, el proceso de preparación (mezcla de polvo / sólido / parafina). Si esta información falta en el informe, los valores de "mu" y "epsilon" solo pueden usarse como referencia cualitativa. En particular, es necesario confirmar si el espesor de la muestra evita la zona de divergencia de media longitud de onda y si el método de ajuste de la pinza está calibrado.
Atención a la consistencia de varios lotes
La consistencia del lote de materiales absorbentes de ondas electromagnéticas se ve afectada por el proceso de preparación. Para el mismo modelo de producto, se requiere que el proveedor proporcione datos de parámetros electromagnéticos de varios lotes consecutivos para confirmar la desviación entre lotes de la frecuencia máxima y la intensidad de mu ". Si la frecuencia máxima de mu "entre lotes se desvía más de 0,3 ghz, puede ser necesario reajustar el esquema de montaje entre diferentes lotes en aplicaciones prácticas.
Verificar la cobertura de los datos de alta temperatura o condiciones reales de trabajo
Los parámetros electromagnéticos en la mayoría de las especificaciones se miden a temperatura ambiente (23 ° c) y en un ambiente seco. Para los escenarios de aplicación de alta temperatura, se debe exigir al proveedor que proporcione datos de parámetros electromagnéticos cerca del límite superior de la temperatura de trabajo, cubriendo al menos dos puntos de temperatura, el punto medio y el límite superior del rango de temperatura de trabajo esperado.
Academia avanzada (shenzhen) Technology co., Ltd.Se ha establecido un proceso estandarizado para la prueba de los parámetros electromagnéticos de los materiales absorbentes. el informe de prueba contiene información completa sobre el método de prueba, el grosor de la muestra y las condiciones de preparación, que pueden proporcionar datos de parámetros electromagnéticos a temperatura ambiente y alta temperatura.
La serie de materiales absorbentes de ondas de la marca de platino de investigación cubre los tres modelos principales xjy - mh100, xjy - mh150 y xjy - mh200, con una cobertura real de conductividad magnética de ≥ 100 a ≥ 200, una cobertura de banda recomendada de 10 MHz a 18 ghz, un espesor estándar mínimo de 0,2 mm, un rango de temperatura de trabajo de - 40 ° C a 125 ° C y un nivel retardante de llama de ul94 V - 0. Para más información técnica, visitehttp://www.avanzado.cn/.