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A a ção mais direta para engenheiros móveis de EMC para resolver problemas de dispersão de radiação ou ressonância de cavidade é muitas vezes "colocar um pedaço de material absorvente perto". Essa a ção geralmente baixa o pico de ruído, mas às vezes introduz um novo problem a no teste OTA: a eficiência da antena diminui.
O princípio de trabalho de absorver materiais é converter energia eletromagnética em calor. Esse mecanismo não distingue se a energia vem da fonte de ruído ou da antena. Um material com uma taxa de absorção superior a 90% a 24 GHz, se ligado ao campo próximo de uma antena, também absorverá uma proporção significativa da energia radiada da antena. O ruído foi suprimido, e o sinal útil também foi suprimido.
O efeito bidireccional da absorção de materiais nas antenas: absorção e carga
O impacto dos materiais absorventes nas antenas tem dois níveis, e frequentemente ocorrem simultaneamente, mas os mecanismos são diferentes.
O primeiro nível é perda de absorção.Quanto maior a taxa de absorção de materiais absorventes na faixa de frequência alvo, maior a proporção de energia eletromagnética entrando no material que é convertido em calor. Se o material estiver localizado no caminho de radiação de campo próximo da antena, uma porção da energia radiada pela antena entrará na camada absorvente e será dissipada. A definição de eficiência da antena é a relação de potência radiada com potência de entrada, e a parte dissipada pela camada absorvente é diretamente incluída na perda, resultando em uma diminuição da eficiência. Na banda de frequência de ondas de milímetros, o ganho da antena é alto e o feixe é estreito, mas a energia próxima do campo é concentrada. Se o material absorvente estiver muito perto da abertura da antena, o impacto da perda de absorção será amplificado.
O segundo nível é carga dielétrica e magnética. Materiales absorventes geralmente têm uma certa permeabilidade dielétrica constante e magnética, e mesmo que sua perda tangente não seja alta na band a de frequência alvo, seu componente de armazenamento de energia ainda mudará a distribuição de campo em torno da antena. Para as antenas AiP de onda PIFA, monopólio ou milímetro comumente encontradas em telefones móveis, a frequência de ressonância é sensível à constante dielétrica do meio circundante. A placa de absorção está ligada perto da antena, o que é equivalente à introdução de uma camada dielétrica adicional na região próxima do campo da antena. A frequência de ressonância pode mudar para frequências mais baixas, e as partes reais e imaginarias da impedência de entrada podem mudar simultaneamente, resultando em incumprimento da rede de correspondência originalmente ajustada. Esse compensação não se manifest a como "absorção de sinais", mas como "não ressonância de antena", o que também é refletido como uma diminuição da eficiência nos testes OTA, mas a razão e perda de absorção são completamente diferentes.
Restricções espaciais dentro dos telefones móveis: Por que as antenas e fontes de ruído estão tão próximas
Na era dos telefones característicos, a distância física entre a antena e a fonte de ruído da matrícula é relativamente suficiente, e os materiais absorventes podem ser colocados em uma posição "longe o suficiente da antena e próxima o suficiente da fonte de ruído". A densidade de pilhas de smartphones mudou essa premissa.
Tomando como exemplo o módulo AiP de onda de milímetro, o array de antenas e o chip da frente RF estão embalados no mesmo substrato, e o ruído do interruptor do chip e a abertura de radiação da antena só podem ser separados por alguns milímetros. Nesta disposição, se o material absorvente for colocado muito perto da antena, absorverá a energia da antena; Se é colocado muito longe da fonte de ruído e não pode suprimir efetivamente o caminho de ruído acoplado à antena. Os engenheiros precisam encontrar uma posição dentro de uma janela espacial muito estreita que apenas afete ruído e não a antena. A existência desta janela depende de se o caminho de ruído e o caminho de radiação da antena são espacialmente separados. Se o ruído for acoplado à antena através da ressonância da cavidade, o material absorvente ligado à parede interna da cavidade pode ser eficaz e não bloquear diretamente a abertura da antena; Se o ruído é transmitido à antena sob a forma de ondas de superfície através do FPC ou do quadro metal, o material absorvente precisa ser ligado ao caminho de transmissão, o que pode acontecer passar pela região próxima do campo da antena. Neste ponto, "seletividade" não pode ser alcançada apenas por localização, mas também exige que o próprio material tenha frequência ou seletividade espacial.
Três métodos de engenharia para absorção espacialmente seletiva de ondas
O primeiro tipo é o padrão de montagem
Não peguem o material absorvente como um pedaço contínuo, mas, em vez disso, baseado na distribuição da antena perto do campo, fazem montagem local ou aberturas em áreas onde o caminho de ruído passa mas o campo de radiação da antena é fraco. Por exemplo, deixar um espaço em branco diretamente acima da abertura da antena e apenas colocar placas absorventes perto da margem de abertura ou ponto de alimentação. Esse esquema requer dados sobre a distribuição próxima do campo da antena como suporte, e requer alta precisão de montagem. No entanto, pode reduzir o impacto na eficiência da antena sem mudar o sistema material.
O segundo tipo é o composto de superfície seletiva de frequência (FSS) e camada absorvente
Adicionar uma estrutura seletiva de frequência na superfície da camada absorvente, de modo que o material exibe absorção na band a de frequência de ruído e alta impedância ou transmissão na banda de frequência de funcionamento da antena. Para cenários em que as frequências de antena e fonte de ruído são diferentes (como ruído Wi Fi acoplado a antenas de onda de milímetros), o FSS pode tornar a camada absorvente "ruído efetivo e sinal transparente". O custo desta solução é um aumento na espessura e complexidade do processo, e o design do FSS precisa ser exatamente alinhado com a banda de frequência de operação da antena.
O terceiro método é usar placas de ondas finas absorventes com baixa constante dielétrica e baixa perda, e estritamente controlar sua distância da antena
Se a absorção é inevitável, pelo menos o efeito de carga deve ser controlável. Uma matriz constante baixa dielétrica pode reduzir a força de arrasto na frequência resonante da antena, enquanto a finura curta o caminho de acoplamento da energia de campo próximo. Ao selecionar, a constante dielétrica e o tangente de perda da placa absorvente na banda de frequência da antena alvo devem ser confirmados, não apenas a taxa de absorção na banda de frequência do ruído.
A tabela seguinte resume as condições e custos aplicáveis de três métodos de seletividade espacial:
Juízo de seleção baseado em custo de eficiência da antena
Primeiro, confirmar a perda de inserção ou a taxa de absorção do material absorvente na banda de frequência de operação da antena alvo, em vez de apenas olhar para o pico de absorção na banda de frequência de ruído
Um material com uma taxa de absorção de 90% a 24 GHz, se a antena também funciona a 24 GHz, pegando-o no campo próximo da antena significa que 90% da energia radiada da antena pode ser dissipada. Ao selecionar, os fornecedores devem ser obrigados a fornecer dados de perda de inserção de materiais na banda de frequências de operação da antena, e confirmar a relação espacial entre a posição de montagem e o campo próximo da antena. Se é impossível evitar o campo próximo, prioridade deve ser dada aos materiais com menor perda de inserção na banda de frequência de antenas, em vez de materiais com a maior absorção na banda de frequência de ruído.
Em segundo lugar, avaliar a influência da constante dielétrica do material absorvente na frequência resonante da antena
Mesmo que o material tenha baixas perdas na banda de frequência de antenas, sua constante dielétrica ainda tirará a frequência de ressonância. Para antenas de banda estreita (como NFC e certas faixas de frequência Sub-6 GHz), uma compensação de frequência de várias dezenas de MHz pode levar a uma deterioração na proporção de ondas de pé. Ao selecionar, a parte real da constante dielétrica da placa de absorção na faixa de frequência alvo deve ser confirmada, e o efeito de carga da placa de absorção deve ser incluído na simulação ou medição durante o estágio de correspondência da antena.
Em terceiro lugar, quando o espaço permite, a prioridade deve ser dada aos padrões ou esquemas FSS em vez de usar um pedaço contínuo de material para "cobertura completa"
A instalação contínua é simples, mas vem com o maior custo de eficiência da antena. Se a relação espacial entre a antena e a fonte de ruído for complexa, a montagem padronizada pode limitar o material absorvente ao caminho de ruído, reduzindo a obstrução da abertura da antena. O esquema FSS fornece seletividade na dimensão de frequência e é adequado para cenários em que bandas de frequência de ruído e sinal são separadas. Ambas as soluções exigem que o fornecedor forneça suporte de design que corresponda à estrutura da antena, em vez de apenas fornecer folhas padrão.
Advanced Institute (Shenzhen) Technology Co., Ltd.A linha de produtos de materiais absorventes de telefones móveis cobre placas finas absorventes, espuma fina absorvente de poros e soluções padronizadas de corte de morte.
A espessura da placa de onda absorvente fina pode ser reduzida para a ordem de 0,1 mm, suportando opções de substrato constante baixo dielétrico e fornecendo dados de constante dielétrica e perda de inserção para a faixa de frequência alvo; Uma espuma fina que absorve poros enfrentando a supressão de ressonância da cavidade de 24-43,5 GHz; O padrão de corte de morte pode ser projetado para montagem local baseado na distribuição próxima da antena.
A avaliação conjunta do suporte de produtos e estrutura da antena ajuda os engenheiros a encontrar um equilíbrio quantificável entre supressão de ruído e eficiência da antena. Para mais informação técnica, visitehttp://www.avanzado.cn/.