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Introduction
De la recherche et du développement de matériaux absorbant les ondes électromagnétiques, de l'inspection des matériaux entrants à l'acceptation des produits finis, les tests de Perméabilité magnétique complexe et de permittivité diélectrique complexe traversent l'ensemble du processus. À partir de trois types de méthodes de test de base: la méthode coaxiale, la méthode du Guide d'onde et la méthode de l'arc, cet article explique les limites applicables de l'algorithme NRW, les problèmes de divergence de demi - longueur d'onde et les pièges techniques tels que les interférences de mode secondaires élevées, analyse L'influence systématique des tolérances de préparation des échantillons et de l'environnement de température sur les résultats de test et fournit un cadre de jugement validé pour les données des paramètres électromagnétiques des fournisseurs.
Le même lot de matériaux absorbant les ondes électromagnétiques, envoyé à deux laboratoires pour effectuer des tests de paramètres électromagnétiques, la valeur de la partie imaginaire de la Perméabilité magnétique complexe μ "dans la bande de fréquences de 2 à 6 GHz peut différer de plus de 15%. Il ne s'agit pas d'un problème avec le matériau lui - même, mais d'une différence dans le choix de la méthode d'essai et la préparation de l'échantillon.
Pour les ingénieurs en matériaux absorbants d'ondes, μ "et ε" sont les bases fondamentales de la sélection. La courbe de perte par réflexion peut être obtenue par un calcul théorique des paramètres électromagnétiques et de la ligne de transmission, mais seulement si les paramètres électromagnétiques sont eux - mêmes fiables. S'il y a un biais systématique dans les résultats des tests pour μ "et ε", toutes les évaluations ultérieures des performances sont fondées sur une base non fiable.
Limites applicables aux trois catégories de méthodes d'essai
Test des paramètres électromagnétiques des matériaux absorbant les ondes électromagnétiques, la méthode dominante dans l'industrie est divisée en trois catégories: la méthode coaxiale, la méthode du Guide d'onde et la méthode de l'espace libre. Ils ont chacun des limites sur la couverture de fréquence, la morphologie de l'échantillon et le traitement des données.
Méthode coaxialeUn échantillon de poudre ou de solide est chargé dans une pince coaxiale, le paramètre s est mesuré à l'aide d'un analyseur de réseau vectoriel (vna) et la constante diélectrique complexe et la Perméabilité magnétique complexe sont inversées par l'algorithme NRW. Sa gamme de fréquences couvre généralement 2 à 18 GHz et convient aux échantillons de poudre et aux échantillons solides de petite taille pouvant être transformés en anneaux. La limitation centrale de la méthode coaxiale réside dans le fait que l'échantillon doit être étroitement ajusté à la paroi interne de la pince et que tout écart d'air introduit une erreur de phase dans le paramètre s, ce qui entraîne une distorsion des valeurs calculées de ε "et μ".
Méthode du Guide d'ondeL'échantillon est traité en lamelles adaptées à la Section d'un guide d'onde rectangulaire standard, placées dans un segment de guide d'onde pour mesurer les coefficients s₁₁ et s₁₂. La méthode est testée avec une grande précision et une faible utilisation de l'échantillon, ce qui en fait l'une des méthodes les plus couramment utilisées en laboratoire pour mesurer les paramètres électromagnétiques des micro - ondes. Mais la gamme de fréquences de la méthode du Guide d'onde est déterminée par la taille du Guide d'onde, chaque type de guide d'onde correspondent à une bande de fréquence particulière. Dans un environnement à haute température, les pinces d'essai doivent être remplacées par un alliage à haute température ou un matériau en fibre de carbone, et l'atmosphère d'essai doit être changée en vide ou en argon pour empêcher l'oxydation, ce qui augmente la complexité du système d'essai.
Méthode de l'arc (loi de l'espace libre)L'émission d'ondes électromagnétiques à travers une antenne dans une chambre noire à micro - ondes vers un échantillon plat mesure la réflectivité sous différents angles d'incidence. Ses avantages sont les tests sans contact, la prise en charge de mesures Multi - angles et la couverture large bande, avec une gamme de fréquences pouvant couvrir de 1 à 40 GHz. Mais la méthode de l'arc nécessite un grand espace de chambre noire et de grandes surfaces d'échantillons, avec des exigences strictes en matière de réflectivité de fond - qui doit être inférieure à - 40 dB pour garantir la précision du test.
Le tableau ci - dessous résume les différences des paramètres de base pour les trois catégories de méthodes:
GB / t 32596 - 2016 spécifications générales pour les lames absorbantes de blindage électromagnétique et GJB 2038a - 2011 fournissent un cadre normalisé pour le test de réflectivité des matériaux absorbants, SJ 20512 - 1995 spécifie la méthode de test de la permittivité diélectrique complexe et de la Perméabilité magnétique complexe des matériaux solides à grandes pertes micro - ondes. Mais ces normes n'imposent pas l'harmonisation des méthodes d'essai et des conditions de préparation des échantillons pour tous les fournisseurs, ce qui fait que les données provenant de différents laboratoires ne peuvent pas nécessairement être directement comparées horizontalement.
Les pièges d'ingénierie de l'algorithme NRW
Que ce soit la méthode coaxiale ou la méthode du Guide d'onde, l'acquisition des paramètres électromagnétiques repose sur l'algorithme NRW (Nicolson - Ross - Weir) pour inverser ε et μ du paramètre S. il existe deux pièges facilement négligés dans les applications d'ingénierie de cet algorithme.
Problème de divergence de demi - longueur d'onde
L'algorithme NRW présente une divergence numérique autour d'une épaisseur d'échantillon égale à un multiple entier de la longueur d'onde correspondante de la fréquence d'essai (c'est - à - dire une condition de demi - longueur d'onde), ce qui entraîne de fortes fluctuations des valeurs calculées de ε "et μ". La solution consiste à utiliser un échantillon d'une épaisseur d'un quart de longueur d'onde ou une méthode de moyenne Multi - épaisseur dans le traitement des données pour lisser les zones divergentes.
Déphasage causé par l'entrefer de l'air
La méthode coaxiale exige qu'il n'y ait pas d'espace d'air entre l'échantillon et la paroi interne de la pince, mais en pratique, après pressage en anneaux d'un échantillon de poudre mélangé à de la paraffine, il peut subsister des lacunes de l'ordre du micron entre le diamètre extérieur de l'anneau et la paroi interne de la pince. Cette fente introduit une erreur de phase significative au - dessus de 10 GHz, ce qui rend ε "élevé et μ" faible. La méthode du Guide d'onde est également confrontée à ce problème: toute lacune entre la lamelle d'échantillon et la paroi du Guide d'onde modifie la relation de phase du paramètre s, ce qui affecte la précision du résultat de l'inversion.
Effet systémique de la température sur les résultats des essais
Les paramètres électromagnétiques des matériaux absorbant les ondes électromagnétiques sont sensibles à la température, mais la dépendance à la température des différents paramètres n'est pas cohérente. Une étude basée sur les coefficients de dispersion des fréquences électromagnétiques a montré que la permittivité diélectrique complexe et la Perméabilité magnétique complexe des matériaux présentaient chacune des tendances différentes en réponse à la température dans la gamme 298 K à 473 K, mais que les coefficients de dispersion des deux restaient relativement stables dans les variations de température. Cette conclusion suggère que si l'on se concentre uniquement sur les données μ "et ε" à un seul point de température, il peut ne pas être possible d'évaluer avec précision les propriétés d'absorption du matériau à la température de fonctionnement réelle.
Pour les scénarios d'application avec de grandes fluctuations de température tels que l'électronique embarquée et les unités RF de la station de base, il est recommandé que les fournisseurs fournissent des données de paramètres électromagnétiques à température variable couvrant au moins - 40 ° C à 125 ° c. Si le matériau est décalé de plus d'une octave de la fréquence de crête μ "à haute température, les données de test de température normale ne seront pas disponibles pour le jugement de sélection dans des conditions de fonctionnement réelles.
Stratégie de validation des données dans Engineering Options
Face aux données des paramètres électromagnétiques fournies par le fournisseur, les ingénieurs peuvent vérifier à partir des dimensions suivantes.
Confirmer la méthode d'essai, l'épaisseur de l'échantillon et les conditions de préparation
Le fournisseur doit fournir un rapport d'essai complet avec le numéro de la norme d'essai, le type de méthode, l'épaisseur et les tolérances de l'échantillon, le processus de préparation (mélange poudre / solide / paraffine). Si ces informations sont manquantes dans le rapport, les valeurs μ "et ε" ne peuvent être utilisées que comme référence qualitative. Il est particulièrement nécessaire de confirmer si l'épaisseur de l'échantillon évite la zone de divergence de demi - longueur d'onde et si le montage de la pince est calibré.
Focus sur la cohérence Multi - lots
La conformité des lots de matériaux absorbant les ondes électromagnétiques est influencée par le processus de préparation. Pour un même modèle de produit, le fournisseur est tenu de fournir des données sur les paramètres électromagnétiques pour plusieurs lots consécutifs, confirmant les écarts entre lots de la fréquence et de l'intensité du pic μ ". Si la fréquence de crête μ "entre lots est décalée de plus de 0,3 GHz, il peut être nécessaire de réajuster le schéma de montage entre différents lots dans des applications pratiques.
Vérification de la couverture des données de température élevée ou de conditions de travail réelles
Les paramètres électromagnétiques de la plupart des registres ont été mesurés à température normale (23 °C) et dans un environnement sec. Pour les scénarios d'application à haute température, le fournisseur doit être tenu de fournir des données sur les paramètres électromagnétiques à proximité de la limite supérieure de la température de fonctionnement, couvrant au moins deux points de température au milieu et à la limite supérieure de la plage de température de fonctionnement prévue.
Advanced House (Shenzhen) technologie Co., LtdDans le test des paramètres électromagnétiques du matériau absorbant les ondes, un processus normalisé a été établi, le rapport d'essai contient des informations complètes telles que la méthode d'essai, l'épaisseur de l'échantillon et les conditions de préparation, qui peuvent fournir des données de paramètres électromagnétiques dans des conditions de température normale et de température élevée.
La série de matériaux d'aspiration d'onde de la marque Lab Platinum couvre les trois modèles principaux xjy - mh100, xjy - mh150 et xjy - mh200, la partie réelle de la Perméabilité magnétique couvre ≥ 100 à ≥ 200, la bande de fréquence recommandée couvre 10 MHz - 18 GHz, l'épaisseur standard peut être aussi faible que 0,2 mm, la plage de température de fonctionnement - 40 ° C à 125 ° C, la classe de résistance au feu atteint UL94 V - 0. Plus d'informations techniques surhttp://www.avanzado.cn/- Oui.