雙層加載電路板屏蔽腔屏蔽效能研究（二）

　　2.2 介質(zhì)板與第二層孔縫之間的距離對(duì)屏蔽效能的影響

　　介質(zhì)板尺寸不變?yōu)?00 mm×120 mm×1 mm.內(nèi)層孔到加載PCB 板的距離q 變化。在這里q 分別取50 mm,100 mm 和290 mm,最后和沒有PCB 板的情況做對(duì)比。

　　由圖5 可知，在給定頻率范圍內(nèi)，介質(zhì)板離第二層孔縫越遠(yuǎn)，屏蔽效能越低。當(dāng)介質(zhì)板離第二層孔縫50 mm的時(shí)候，大部分耦合場(chǎng)發(fā)生反射，耦合出腔體，因此第二層腔體中心場(chǎng)強(qiáng)是最小的，屏蔽效能是最大的，隨著距離的增大，腔體中心場(chǎng)強(qiáng)也逐漸增大，當(dāng)增加到290 mm的時(shí)候，腔體中心場(chǎng)強(qiáng)達(dá)到最大值，與無介質(zhì)板時(shí)的場(chǎng)強(qiáng)接近，屏蔽效能也與無介質(zhì)板時(shí)接近。

　　2.3 介質(zhì)板數(shù)量對(duì)屏蔽效能的影響

　　介質(zhì)板大小均為300 mm×120 mm×1 mm,當(dāng)只有一塊介質(zhì)板的時(shí)候，放置在距第二層孔縫100 mm 的地方，即圖1 中q=100 mm 的地方;當(dāng)有兩塊介質(zhì)板的時(shí)候，放置在距離第二層孔縫50 mm 和100 mm 的地方，即圖1 中q=50 mm 和q=100 mm 的地方，當(dāng)有三塊介質(zhì)板的時(shí)候，放置在距離第二層孔縫50 mm,100 mm 和150 mm 的地方，即圖1 中q=50 mm,q=100 mm 和q=150 mm的地方。仿真結(jié)果如圖6所示。

　　由圖6 可以看出，隨著介質(zhì)板數(shù)量的增加，腔體中心位置的屏蔽效能有所增加。

　　2.4 介質(zhì)板不同放置方式對(duì)屏蔽效能的影響

　　介質(zhì)板大小不變，以下面三種不同的方式放置：與第二層孔縫平行，放置在距離地二層孔縫100 mm的位置;與側(cè)面平行，放置在垂直于孔縫長(zhǎng)邊中央的位置;與地面平行，放置在垂直于孔縫短邊中央的位置。三種放置方式如圖7所示。

　　三種情況仿真結(jié)果如圖8所示。

　　由圖8可知，介質(zhì)板平行與地面放置時(shí)屏蔽效能最差，其他兩種放置方式對(duì)屏蔽效能影響不大。

　　3 加載集成運(yùn)算放大電路板對(duì)屏蔽效能的影響

　　實(shí)際的印制電路板和等效的宏觀介質(zhì)板還是存在一定的差異，在這里，將宏觀介質(zhì)板替換為集成運(yùn)算放大電路板，如圖9所示。

　　對(duì)比介質(zhì)板和電路板在屏蔽腔中對(duì)屏蔽效能的影響，設(shè)置介質(zhì)板大小與電路板相同，均為75.59 mm×25.69 mm×0.711 2 mm,均將模型放置在屏蔽腔后腔中心距z 軸原點(diǎn)-99.288 8 mm 的位置，此處介質(zhì)板為前面提到的電導(dǎo)率為σ = 0.22 S - m-1 介電常數(shù)為εr = 2.65 的宏觀介質(zhì)板，印制電路板采用圖9所示的加載集成運(yùn)算放大電路的電路板。運(yùn)用CST,將電路板的PCB模型導(dǎo)入到CST的微波工作室中，經(jīng)過仿真后，其結(jié)果如圖10所示。

　　由圖10 可知，在大小、厚度、放置位置相同的情況下，宏觀介質(zhì)板和印制電路板得到的屏蔽效能相差不大，即用宏觀介質(zhì)板等效替代印制電路板誤差較小。

　　加載印制電路板后腔體屏蔽效能主要表現(xiàn)在電路板表面電場(chǎng)強(qiáng)度的變化和表面電流的不同，通過CST仿真，得到下述結(jié)果。

　　3.1 電路板表面電場(chǎng)

　　從由圖11 和圖12 可知，無屏蔽時(shí)最大場(chǎng)強(qiáng)為11.070 7 V·m-1 ,有屏蔽時(shí)最大場(chǎng)強(qiáng)為0.164 V·m-1 ,可見屏蔽腔對(duì)電路板起到了良好的屏蔽效果。并且相隔較近的導(dǎo)線之間容易引起高場(chǎng)強(qiáng)，如果沒有屏蔽，將會(huì)引起電路板的正常工作，嚴(yán)重時(shí)引起損壞。

　　3.2 電路板表面電流

　　在圖13 中，無屏蔽時(shí)電路板表面電流最大值為0.014 93 A·m-1 ,圖14中，有屏蔽時(shí)電路板表面電流最大值為2.091 8e - 005 A·m-1 ,明顯比無屏蔽時(shí)減小許多，說明屏蔽腔對(duì)電路板起到了良好的屏蔽效果。

　　4 結(jié)語

　　本文用傳輸線等效模型推出雙層加載電路板矩形腔體屏蔽效能的計(jì)算公式，通過仿真驗(yàn)證了公式的正確性，并得出結(jié)論：在給定頻率范圍內(nèi)，介質(zhì)板越大，腔體屏蔽效能越高;介質(zhì)板離第二層孔縫越近，屏蔽效能越高;介質(zhì)板數(shù)量越多，屏蔽效能越高;介質(zhì)板平行與地面放置時(shí)屏蔽效能最差，其他兩種放置方式對(duì)屏蔽效能影響差別不大。通過以上結(jié)論，在設(shè)計(jì)機(jī)殼時(shí)，可以通過對(duì)內(nèi)部電路板的合理布局提高系統(tǒng)的屏蔽效能，同時(shí)，腔體內(nèi)電路的響應(yīng)頻率應(yīng)當(dāng)避開腔體的諧振頻率。在本文中，為了更加貼合實(shí)際應(yīng)用，將等效介質(zhì)板替換為加載集成運(yùn)算放大電路的印制電路板模型，通過CST仿真，驗(yàn)證了宏觀介質(zhì)板等效代替印制電路板的有效性和相似性，并且驗(yàn)證了屏蔽腔體對(duì)內(nèi)部電路板良好的屏蔽效果以及屏蔽腔體對(duì)電路板功能的影響。