做硬件或者射频的朋友一定都遇到过,单板设计调试都很好,加上屏蔽罩以后,效果变差了——功放功率出不来、效率变差,天线辐射效果下降,接收机灵敏度变差2dB,杂散变大····
说到屏蔽罩,不得不说屏蔽罩的作用
屏蔽罩的工作原理
屏蔽罩通常由导电材料制成,如金属(铝、铜)或导电性聚合物。其工作原理基于电磁学和电工学的原理,主要有以下作用:
反射损失:当电磁波照射到屏蔽罩表面时,由于屏蔽材料与外部空间的波阻抗不匹配,电磁波会在屏蔽体表面产生反射,从而减少进入内部的电磁波能量。
吸收损失:部分进入屏蔽体内的电磁波能量会被屏蔽材料吸收并转化为微热,进一步减弱电磁波的能量。
阻挡和吸收:屏蔽罩的外层金属材料能有效阻挡外部电磁波,内部的吸波材料则吸收内部电路产生的电磁波,防止其对外部电路产生干扰。
接地:屏蔽罩通常需要正确接地,以将吸收或反射的电磁波导出到地面,防止电荷和电流在内部设备中积累,从而减少对内部电路的干扰。
加上屏蔽罩是为了实现好的效果,没有达到,肯定是出现了不该有的现象——寄生效应。
了解寄生效应的原理,找到对应解决的办法。
模态共振畸变
当屏蔽罩尺寸接近λ/2整数倍时(如5G毫米波28GHz对应5.36mm),会形成TE/TM模式驻波。某5G手机天线案例显示,3.2×3.2cm方形屏蔽腔在24.25GHz处产生Q值达150的TE101共振,导致辐射效率下降8dB。解决方案:采用非对称六边形腔体设计,将主模Q值降至30以下。
表面电流重构
屏蔽罩边缘的趋肤深度效应改变电流分布。实测表明,0.15mm厚镀锡钢罩使2.4GHz频段S11参数恶化4dB。改进方案:采用0.8μm金镀层+铁氧体吸波材料复合结构,表面阻抗从3Ω/sq降至0.2Ω/sq。
近场耦合
屏蔽罩与PCB间距≤λ/20时引发强耦合。某蓝牙模块案例中,2mm间距导致ANT端近场电场强度增加15dBμV/m。优化方法:保持间距≥λ/10(如2.4GHz对应12.5mm),或者调整电路的参数匹配实现耦合的纠正。
屏蔽罩在微波毫米波设备中起着至关重要的作用。通过合理设计和应用屏蔽罩,可以有效减少电磁干扰,提高设备的输出功率和效率,从而提升设备的整体性能和可靠性。在实际应用中,应根据设备的具体需求和工作环境,选择合适的屏蔽罩材料和设计,以实现最佳的屏蔽效果和性能提升。