English
Español
Français
Introdução
A partir da pesquisa e desenvolvimento de materiais absorventes de ondas eletromagnéticas, inspecção de material entrante até aceitação de produtos terminados, o teste de permeabilidade magnética complexa e constante dielétrica complexa corre por todo o processo. Este artigo começa de três métodos de teste essenciais, a saber, método coaxial, método de guia de ondas e método de arco, para explicar as armadilhas de engenharia do algoritmo NRW, como limites aplicáveis, problemas de divergência de meio comprimento de onda e interferência em modo de alta ordem. Ele analisa os efeitos sistemáticos das tolerências de preparação de amostras e ambiente de temperatura nos resultados dos testes, e fornece um quadro de verificação e julgamento para dados de parâmetros eletromagnéti
O mesmo lote de materiais absorventes de ondas eletromagnéticas foi enviado a dois laboratórios para testes de parâmetros eletromagnéticos, e a parte imaginaria da complexa permeabilidade magnética, μ ", pode diferir em mais de 15% na banda de frequência 2-6 GHz. Isso não é um problem a com o próprio material, mas é um resultado de diferenças na seleção de métodos de teste e preparação de amostras.
Para engenheiros de materiais absorventes, μ "e ε" são os critérios básicos para seleção. A curva de perda de reflexão pode ser calculada através de parâmetros eletromagnéticos e teoria da linha de transmissão, mas o prerequisito é que os próprios parâmetros eletromagnéticos sejam confiáveis. Se houver um desvio sistemático nos resultados dos testes de μ "e ε", todas as avaliações de desempenho subsequentes serão baseadas em fundamentos não confiáveis.
Limites aplicáveis de três tipos de métodos de teste
Os métodos principais para testar os parâmetros eletromagnéticos de materiais de absorção de ondas eletromagnéticas na indústria são divididos em três categorias: método coaxial, método de guia de ondas e método de espaço livre. Cada um deles tem limites em cobertura de frequência, morfologia de amostras e processamento de dados.
Método coaxialCargar a amostra de pó ou sólido em uma fixação coaxial, medir o parâmetro S usando um analisador de rede de vetores (VNA), e invertir a constante dielétrica complexa e permeabilidade magnética complexa usando o algoritmo NRW. Sua gama de frequência geralmente cobre 2-18 GHz, adequada para amostras de pó e amostras sólidas de pequeno tamanho que podem ser processadas em aneis. A limitação essencial do método coaxial é que a amostra deve ser aderida fortemente à parede interna da fixação, e qualquer lacuna de ar irá introduzir erros de fase nos parâmetros S, resultando em distorção dos valores calculados de ε "e μ".
Método WaveguideProcess a a amostra em folhas finas que correspondem à seção cruzada de um guia de onda rectangular padrão, e medi os coeficientes S ₁₁ e S[UNK]na seção de guia de onda. Este método tem alta precisão de testes e requer uma pequena quantidade de amostras, tornando-o um dos métodos mais comunmente utilizados para medir parâmetros eletromagnéticos de microondas em laboratórios. Mas a gama de frequência do método de guia de ondas é determinada pelo tamanho do guia de ondas, e cada guia de ondas corresponde a uma banda de frequência específica. Em ambientes de alta temperatura, a fixação de testes precisa ser substituída por ligações de alta temperatura ou materiais de fibras de carbono, e a atmosfera de testes precisa ser trocada para vácuo ou argão para evitar oxidação, o que aumenta a complexidade do sistema de testes.
Método arcado (método espaço livre)Em uma câmara anecótica de microondas, ondas eletromagnéticas são emitidas em direção a uma amostra plana através de uma antena, e a reflexividade é medida em diferentes ângulos de incidente. Suas vantagens estão em testes sem contato, suporte para medição de ângulos múltiplos e cobertura de banda larga, com uma faixa de frequência de 1-40 GHz. No entanto, o método de arco requer um grande espaço de sala escura e uma grande área de amostras, com exigências estritas para reflexividade de fundo - a reflexividade de fundo precisa ser inferior a -40 dB para assegurar a precisão dos testes.
A tabela seguinte resume as diferenças nos parâmetros básicos entre os três métodos:
GB/T 32596-2016 "General Specification for Electromagnetic Shielding Absorbing Wave Plates" e GJB 2038A-2011 fornecem um quadro padronizado para testar a reflexividade dos materiais absorventes, enquanto SJ 20512-1995 especifica os métodos de teste para a complexa permeabilidade e permeabilidade de materiais sólidos de alta perda de microondas. No entanto, esses padrões não mandam a padronização dos métodos de teste e condições de preparação de amostras para todos os fornecedores, resultando em dados de diferentes laboratórios não necessariamente ser diretamente comparáveis horizontalmente.
A armadilha de engenharia do algoritmo NRW
Seja utilizando métodos coaxiais ou de guia de ondas, a aquisição de parâmetros eletromagnéticos depende do algoritmo Nicolson Ross Weir (NRW) para invertir ε e μ dos parâmetros S. Existem duas quedas facilmente ignoradas na aplicação engenharia deste algoritmo.
Problema de divergência de meio comprimento de onda
O algoritmo NRW apresenta divergência numérica perto da condição de meio comprimento de onda onde a espessura da amostra é um múltiplo inteiro do comprimento de onda correspondente à frequência de teste, resultando em flutuações significativas nos valores calculados de ε″ e μ ″. A solução é usar amostras com espessura de um quarto de comprimento de onda, ou usar o método multiespessura média no processamento de dados para aliviar a região divergente.
Mudança de fase causada pela lacuna de ar
O método coaxial não requer nenhuma distância de ar entre a amostra e a parede interna da fixação, mas em operação prática, após a amostra de pó ser misturada com parafina e presa em um anel, pode haver uma distância de tamanho de micrometro entre o diâmetro externo do anel e a parede interna da fixação. Essa lacuna irá introduzir erros significativos de fase acima de 10 GHz, resultando em maior ε 'e menor μ'. O método de guia de ondas também enfrenta esse problema: qualquer lacuna entre a folha de amostra e a parede de guia de ondas mudará a relação de fase do parâmetro S, afetando a precisão dos resultados da inversão.
O impacto sistemático da temperatura nos resultados dos testes
Os parâmetros eletromagnéticos de materiais eletromagnéticos que absorvem ondas são sensíveis à temperatura, mas a dependência da temperatura de diferentes parâmetros não é consistente. Um estudo baseado no coeficiente de dispersão de frequência eletromagnética mostra que a complexa constante dielétrica e a complexa permeabilidade magnética dos materiais apresentam diferentes tendências de resposta à temperatura na faixa de 298 K a 473 K, mas seus coeficientes de dispersão permanecem relativamente estáveis sob mudanças de temperatura. Essa descoberta sugere que se apenas focar nos dados de μ "e ε" em um único ponto de temperatura, talvez não seja possível avaliar com precisão o desempenho de absorção de materiais em temperaturas de funcionamento reais.
Para cenários de aplicação com grandes flutuações de temperatura como na eletrônica dos veículos e unidades de RF da estação de base, recomenda-se que os fornecedores forneçam dados de parâmetros eletromagnéticos de temperatura variável cobrindo pelo menos -40 °C a 125 °C. Se o desvio de máxima frequência do material em alta temperatura exceder uma octava, os dados do teste de temperatura ambiente não serão utilizados para o julgamento de seleção em condições de trabalho reais.
Estratégia de validação de dados na seleção de engenharia
Os engenheiros podem verificar os dados de parâmetros eletromagnéticos fornecidos pelos fornecedores das seguintes dimensões.
Confirme o método de teste, espessura de amostra e condições de preparação
Pedir ao fornecedor que forneça um relatório completo de ensaio, incluindo o número padrão de ensaio, o tipo de método, a espessura e a tolerância da amostra e o processo de preparação (mistura de pó/sólido/parafina). Se essa informação falta do relatório, os valores de μ "e ε" só podem ser usados como referências qualitativas. É particularmente importante confirmar se a espessura da amostra evita a região de divergência de meio comprimento de onda e se o método de ligação de fixtura foi calibrado.
Atenção à coerência em vários lotes
A consistência em lotes de materiais eletromagnéticos que absorvem ondas é afetada pelo processo de preparação. Para produtos do mesmo modelo, os fornecedores são obrigados a fornecer dados de parâmetros eletromagnéticos para vários lotes consecutivos para confirmar o desvio do lote para o desvio do lote da frequência máxima e intensidade. Se o desvio de frequência máxima entre lotes exceder 0,3 GHz, pode ser necessário reajustar o esquema de montagem entre diferentes lotes em aplicações práticas.
Verificar a cobertura de dados de alta temperatura ou condições de funcionamento reais
Os parâmetros eletromagnéticos na maioria das especificações são medidos à temperatura ambiente (23 °C) e em um ambiente seca. Para cenários de aplicação de alta temperatura, os fornecedores devem ser obrigados a fornecer dados de parâmetros eletromagnéticos próximos do limite superior da temperatura de funcionamento, cobrindo pelo menos dois pontos de temperatura, o ponto médio e o limite superior da gama de temperaturas de funcionamento esperada.
Advanced Institute (Shenzhen) Technology Co., Ltd.Um processo padronizado foi estabelecido para o teste de parâmetros eletromagnéticos de materiais absorventes. O relatório de teste inclui informação completa como métodos de teste, espessura de amostra e condições de preparação, e pode fornecer dados de parâmetros eletromagnéticos em condições normais e altas de temperatura.
A série de materiais absorventes da marca Yanbo abrange três principais modelos: XJY-MH100, XJY-MH150 e XJY-MH200. A parte real da permeabilidade magnética abrange ≥ 100 a ≥ 200, e a faixa de frequência recomendada abrange 10 MHz a 18 GHz. A espessura padrão pode ser tão baixa como 0,2 mm, e a faixa de temperatura de trabalho é de -40 °C a 125 °C. A taxa de retardante da chama alcança UL94 V-0. Para mais informação técnica, visitehttp://www.avanzado.cn/.