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吸波材料在电子设备中的应用
 

 

无线技术对人类文明的影响不断深化,诸如笔记本电脑、NetbookPDA等设备中集成的无线应用正不断增多,它们包括WLAN/Wi-Fi、蓝牙、ZigbeeNFC、蜂窝通信、FM等等。这些无线信号源产生的干扰通常会使系统性能大打折扣,甚至无法正常工作。因此,解决设备内部以及设备之间越来越多的信号干扰和电磁冲突成为EMI工程人员兹待解决的首要任务和挑战。基于此,开发阶段工程师一般都需要考虑对多个无线信号的干扰加以控制,而结构工程师则需要在上市前通过修改布局、增加滤波和采取屏蔽等手段减少EMI干扰以通过EMC测试。但干扰总是难以避免的,也不能据此就可保证认证测试的一次通过,而重新设计、反复测试所消耗的时间和成本却是不可忽略的。因此,对快捷的干扰控制手段的需求是非常迫切的,而使用吸波材料成为当前一种可选的有效方法。

吸波材料的原理是将入射的电磁能转换成热能消耗掉,因此具有抗电磁波和抗射频干扰的特性。据爱默生·康明(Emerson & Cuming)微波产品公司的运营经理吴景华介绍,吸波材料主要用来解决空腔谐振(cavity resonance)问题,适用频率范围可从600MHz70GHz,理论上甚至可以适用于高达90GHz的频率。在消费电子、笔记本电脑、WLAN设备和基站等无线应用中,都会碰到空腔谐振问题,它会令电路阻抗发生变化,严重时会导致电路无法正常工作。工程人员传统上可通过重新进行机械改造等方法减少谐波影响,但外形结构的改变也有可能引入新的能量反射,因此对于高频应用来说采用吸波材料则显得更加高效。

吸波材料的应用类型主要分为片材和无回波暗室。由于不同厚度材料在不同频段内对空腔谐振的衰减作用是不一样的,因此可针对不同的应用选用不同厚度的吸波材料。一般而言,吸波材料的有效厚度跟目标应用的波长成正比,或者说是跟频率成反比。无回波暗室一个主要应用就是EMC测试,其中最常用的是汽车、微波天线、雷达、航天航天等领域的无回波暗室测试,而所有的电子产品(比如电子元器件、医疗成像设备、通讯设备、数码相机、手机)也都需要进行相关的暗室测试。同时,暗室测试的各项参数标准会根据测试目标的不同而有所区别。

吴景华介绍说,提供吸波材料的厂商为了提升暗室材料的吸波效率,通常会做成各种形状的吸波材料,常见的有角锥形。爱默生·康明公司的ECCOSORB VHP-NRL就是一种高性能实心角锥形加碳聚氨酯泡沫型吸波材料,它在法线入射和大角度入射中均具有最高的宽带性能,NRL的后缀则表明它符合美国海军研究实验室8093测试标准的阻燃规格。

目前来看,通讯设备依然是应用吸波材料最广泛的领域之一。基于对谐振及其处理方法的认知,美国的工程师已很习惯采用吸波材料处理相关问题,而中国的通讯设备OEM厂商也开始尝试采用。吴景华表示,爱默生·康明公司吸波材料目前已被一些国产品牌厂商design-in到其3G基站中去,爱默生·康明吸波材料目前主要的营收就来自通讯设备应用,而汽车雷达将会是吸波材料下一个重点目标应用。另据吴景华透露,目前该公司ECCOSORB MCS产品已有被应用到手机,他相信随着无线应用的不断融合,以及手持无线设备的不断推陈出新,吸波材料的应用机会将会逐渐凸现出来。

此外,RFID市场也是爱默生·康明微波产品公司看好的市场。其ECCOPAD方案是用来进行诸如仪器、电脑或者是名酒等贵重物品的追踪。我们知道RFID标签是无源的,其内部芯片需依靠通过电磁耦合获取能量以使标签能被读取。而当被识别物件为金属或液体表面时,标签天线将可能与读取器频率发生失谐,从而使标签无法被正确读取。因此,该公司的ECCOPAD系列产品可通过使用隔离体或隔离体加Gen2 UHF标签来解决金属或液体表面物体的RFID识别难题。

 

 
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