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1、射頻無極燈研制報告(2)成都技術(shù)支持工程師:鄭國全一、傳統(tǒng)的電源抗輻射干擾技術(shù)傳統(tǒng)上對EMC輻射干擾有以下幾種抑制方法:1)低輻射電路設(shè)計;2)設(shè)備的屏蔽,包括機箱的屏蔽、接線孔和接縫的屏蔽;3)隔離技術(shù),包括設(shè)備工作環(huán)境的屏蔽;4)電源線和信號線的屏蔽;5)電源線和信號線的濾波;在無極燈專用電源內(nèi)部,會圍繞開關(guān)管、續(xù)流二極管以及高頻變壓器產(chǎn)生大量的電磁干擾(EMI)雜波,這些電磁干擾雜波會沿兩個途徑--傳導(dǎo)和輻射向外進行傳送,對輻射干擾傳統(tǒng)的做法是用電磁屏蔽的方法來進行抑制。屏蔽體具有減弱及反射電磁波干擾的功能:
2、(1)當(dāng)干擾電磁波的頻率較高時,可用高導(dǎo)電率的金屬材料,對外來電磁波進行抵消或是反射以達到屏蔽的效果,比如用簿銅板和鋁板。(2)當(dāng)干擾電磁波的頻率較低時,就需要采用高導(dǎo)磁率的材料,使磁力線被限制在屏蔽體內(nèi)部,防止擴散到屏蔽區(qū)外面去,比如用純鐵板,坡莫合金板效果最好。(3)在一些特殊的場合,如果要求對高頻和低頻電磁場都具有良好的屏蔽效果時,可以采用不同的金屬材料組成雙層或是多層屏蔽體。鑄鋁外殼具有比較良好的屏蔽電磁波干擾的性能,所以在有線電視系統(tǒng)及通信系統(tǒng)的傳輸線路上被使用得較多。但是完全采用屏蔽的解決方式已經(jīng)顯現(xiàn)出
3、它有太多的弊端,隨著人們更多深入的研究證明:在設(shè)備中,由于箱體上端口的設(shè)置及通風(fēng)、視窗等的需求使得實際的屏蔽措施不可能形成全屏蔽電籠,端口問題是設(shè)備高頻化的一大威脅。另外,對設(shè)備實施了嚴(yán)格有效的屏蔽后,對外干擾問題雖然解決了,但電磁波干擾問題在屏蔽系統(tǒng)內(nèi)部仍然存在,甚至因為采取了屏蔽措施反而導(dǎo)致干擾加劇引起設(shè)備不能正常工作的情況發(fā)生,圖一就是這種情況的效果示意圖,這些都是屏蔽方式存在的問題。目前一種新型的處理方法--吸波技術(shù)受得了人們?越來越多的關(guān)注,并逐步以吸波方式取代屏蔽方式的抗輻射干擾主流方向發(fā)展。二、什么是
4、電磁波吸波技術(shù)?吸波技術(shù)是指使用吸波材料來抑制輻射干擾的一種新型技術(shù),它能有效吸收入射電磁波并使其衰減消耗掉,它通過吸波材料本身具有不同的衰減能力把入射電磁波轉(zhuǎn)化成熱能而達到吸收電磁波目的。和屏蔽方案最大的區(qū)別在于:它是通過減少干擾電磁波數(shù)量的積極方式來抑制干擾,而不只是被動把它反射回去。這種材料的反射率一般低于0.001(即-30dB),但它的磁損耗率相當(dāng)高。性能優(yōu)良的吸波材料有以下特點:1)入射波能夠最大程度的進入材料內(nèi)部,而不是在其表面產(chǎn)生反射,就是要求材料具有很好的電磁波匹配特性。2)進入材料內(nèi)部的電磁波能
5、迅速的被材料吸收衰減并轉(zhuǎn)化成熱量消耗掉,就是要求材料具有很好的電磁波衰減特性。3)材料的吸收頻帶要求盡量寬,希望抗電磁干擾頻段范圍從0.1MHz到40000MHz甚至更寬,就要求材料具有很好的頻率響應(yīng)特性。吸波材料的損耗機理可以分為以下幾類:第一,電阻型損耗,這種類型的吸收機理與材料的導(dǎo)電率有關(guān),即導(dǎo)電率越大,載流子引起的宏觀電流(包括電場變化引起的電流以及磁場變化引起的渦流)越大,從而有利于電磁能轉(zhuǎn)化成為熱能。第二,電介質(zhì)損耗,它是一類與電極性相關(guān)的介質(zhì)損耗機理,即通過介質(zhì)反復(fù)極化產(chǎn)生的“摩擦”作用將電磁能轉(zhuǎn)化成
6、熱能耗散掉。第三,磁損耗,此類吸收機理是一類與鐵磁性介質(zhì)的動態(tài)磁化過程有關(guān)的磁損耗,此類損耗可以細(xì)化為:磁滯損耗,旋磁渦流、阻尼損耗以及磁后效效應(yīng)等,其主要來源是與磁滯機理相似的磁疇轉(zhuǎn)向、磁疇位移以及磁疇自然共振等。另外,納米材料電磁損耗機理是目前吸波材料研究的一個熱點。尋找無反射吸收材料的新配方方法及結(jié)晶體結(jié)構(gòu)一直是人們尋找追求的目標(biāo)。到目前為止人們已經(jīng)研究了不少的電磁波吸收材料,但是還無法做到完全的無反射吸收。現(xiàn)在實際應(yīng)用中,電子與電氣設(shè)備使用的吸波材料大都是低反射率的電磁波吸收材料。???現(xiàn)今已經(jīng)實用化的吸波
7、材料主要是鐵氧體系列吸波材料(鎳鋅鐵氧體、錳鋅鐵氧體、鋇鐵氧體等):鐵氧體吸波材料既是電介質(zhì)又是磁介質(zhì),它具有電吸收和磁吸收兩種功能,是性能極佳的吸波材料,它有體積小、吸波效果好、頻帶較寬、成本較低等優(yōu)點,在軍用、民用領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用,比如在微波通信、微波暗室、隱身技術(shù)、抗電磁輻射、防止電磁污染等技術(shù)領(lǐng)域方面。圖二是使用吸波材料來代替屏蔽反射材料的效果示意圖。吸波材料的使用比較靈活方便,不用對電路做任何改變,而且可以把它粘貼在電路中輻射發(fā)射源器件上,也可以粘貼在電路殼體上。在這里有必要著重說明屏蔽和吸波二者工
8、作方式所帶來的不同結(jié)果:對一個完整屏蔽體,最差它都可以提供超過100dB的屏蔽效能,但實際測試一般不超過40dB,為什么結(jié)果會相差那么大呢?這是因為屏蔽體上有窗孔、有線纜穿過所致,由于這些窗孔、縫隙以及線纜的存在,破壞了屏蔽體的完整性,也就嚴(yán)重影響了屏蔽的效果。但是吸波工作方式則不存在這個問題,我們還可以使用內(nèi)部裝配有吸波材料襯墊的專用抗輻射插頭座來做輸入或