如何將EMI吸收材料與餅干罐進行比較

產品外殼具有頻率諧振，可能會產生不需要的 EMI。腔體中材料的吸收可以降低 EMI。在將材料插入您的產品之前，請使用 cookie 罐比較材料。

當工作頻率接近微波時，外殼可能表現為諧振腔并放大 EMI 輻射。當我在研究航天飛機通信系統時，將微波吸收材料插入腔體是一種常見的做法。這樣做減少了由單獨隔離的隔室鏈產生的 EMI。

圖 1.由普通大小的餅干罐制成的簡單諧振腔。

在正常的產品設計中，我們還會觀察到較小的屏蔽產品或帶有附加電纜的產品產生的空腔或結構共振。在本文中，我們將試驗 “餅干錫 ”共振和抑制這種共振的最佳材料。餅干罐（圖 1）很容易獲得，可以很好地證明腔體共振。我從我的同事 Lee Hill 那里借來了這個想法。

為了構建這個結構，我為機箱安裝 BNC 連接器鉆了兩個孔，一個在中間，一個在側面。實際位置并不重要。你只需要在兩者之間稍微分開。將短（1 cm 長）短短的短線（1 cm 長）焊接到每個連接器上，如圖所示。跟蹤發生器在一臺設備上傳輸，分析儀在另一臺設備上接收。

圖 2.頻譜分析儀顯示腔體的諧振。

此演示所需的設備包括帶跟蹤發生器的頻譜分析儀，或者您可以使用矢量網絡分析儀。在本例中，我們將使用頻率限制為 1 GHz 至 1.6 GHz 且分辨率帶寬為 120 kHz 的 Siglent SSA 3032X 分析儀。使用兩根連接了 N-BNC 適配器的 BNC 電纜，如圖 2 所示。

Calibration — 設置頻率限制。如圖 3 所示，將兩根電纜與 BNC 桶連接在一起以校準系統，并在前置放大器關閉的情況下，按下“TG”按鈕（右上）并確保電平默認為 -20 dBm。它應該亮起并顯示一條參差不齊的線，代表通過兩條電纜的損耗。在軟鍵菜單中，按 Normalize。您最終應該在顯示屏頂部有一條直線，表示整個頻率的標準化 “零” 損耗。此過程消除了測量中的電纜損耗。

圖 3.要校準測量系統，請將兩根 BNC 電纜連接在一起。

計算 — 當您可以預測測量結果時，總是最好的。對于尺寸如圖 4 所示的圓柱體，諧振頻率為：

對于 ≥ h/2.03（和 9 cm ≥ 6/2.03），那么我們可以使用以下方法來計算諧振頻率[1, 2].

諧振頻率 /

其中 f = 頻率 （GHz），h = 高度 （cm），a = 半徑 （cm），μ0= 8.854×10-12和∈0= 4π×10-7

對于這個例子，a = 9 cm 和 h = 6 cm（典型的餅干罐）等于，所以，

和 f = 1.275 GHz。

圖 4.圓柱體的尺寸將用于計算。

測量 — 取下 BNC 筒并連接兩根同軸電纜，如圖 2 所示。您應該在 1.275 GHz 處看到尖銳的諧振。在我們的例子中，我們測得了 1.236 GHz，這與計算的頻率非常接近。這個諧振頻率可能會因錫的大小而異。

阻尼實驗

在現場研討會上，我通常的演示是將一個大鐵氧體扼流圈扔進錫的中間，以幫助吸收和抑制諧振。

圖 5.腔室中的大鐵氧體扼流圈會抑制諧振。

在本例中，我們將使用一個大型 Fair-Rite 0431176451 圓形電纜芯組件，材料為 #31（圖 5）。這在 100 MHz 到 500 MHz 范圍內表現出相對較高的阻抗。是關閉還是開放（經測試）似乎并不重要。只是塊狀鐵氧體本身吸收或抑制了腔體諧振。圖 6 和圖 7 顯示了之前 （無阻尼） 和之后 （使用大鐵氧體扼流圈）。

圖6.阻尼前的諧振在 1.236 GHz 處顯示出尖銳的峰值。

圖7.阻尼后的諧振在 1.136 GHz 處顯示出較低的峰值。

您可以看到諧振幾乎完全阻尼，諧振頻率較低至 1.136 GHz。鐵氧體將諧振峰值降低了 22 dB（27.09 減去 4.99）。

我用其他鐵氧體吸收器樣品進行了實驗。以下是一些結果。我將標記 1 保留在原始諧振峰上以供參考。

在圖 8 中，我添加了一個 4 英寸。x 6 英寸（10 厘米 x 15 厘米）片 MAJR 產品射頻吸收器放入罐底。這是一種厚實、柔韌的不銹鋼網和鐵氧體吸收器的混合體。它將諧振降低了 18 dB，并將諧振頻率移至 1.136 GHz。

圖8.MAJR Products 射頻吸收器（6500 系列）材料。峰值共振下降了 18 dB。

在圖 9 中，我在錫的底部添加了一塊 8×8 cm 的 NEC/Tokin FK2（03） 射頻吸收器。這是一種薄的半柔性鐵氧體吸收器。它僅將諧振降低了 8 dB，并且幾乎沒有改變諧振頻率。

圖 9.NEC/Tokin FK2（03） 射頻吸收器。峰值諧振下降了 8 dB。

在圖 10 中，我在罐底部添加了一塊 12 x 12 厘米的伍爾特 Elektronik 354003 射頻吸收器。這是一種半柔性鐵氧體吸收器。它將諧振降低了 11 dB，并且幾乎沒有改變諧振頻率。后來我將其中五個樣品的密封包放入罐中，峰值共振翻了一番，達到 22 dB。厚度很重要！

圖 10.Würth Elektronik 354003 RF 吸收器使峰值諧振下降 11 dB。

這些扁平、靈活的鐵氧體吸收器在 2-3 GHz 以上最有效，更適合阻尼微波模塊中使用的較高諧振腔頻率。

總結

在這個實驗中，我們計算了圓形餅干罐的腔體諧振，并使用頻譜分析儀的跟蹤發生器功能證實了計算結果。這種腔體諧振可以通過使用分立鐵氧體或負載鐵氧體的材料來阻尼。鐵氧體的“體積”越多，阻尼越好。

下次，我們將測試其他一些有趣的項目以進行共鳴。