關于光通信模塊中電磁兼容結(jié)構(gòu)的研究與設計
1 引 言
本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/227026.htm隨著通信技術的發(fā)展,光模塊以及設備的數(shù)量和種類不斷增加,使電磁環(huán)境日益復雜,電磁污染越來越嚴重。在這種復雜的電磁環(huán)境中,如何減少各種電子設備之間的電磁騷擾,提高光模塊的電磁兼容性能,使各種設備可以共存并能正常工作,已成為電子產(chǎn)品設計中的一項關鍵內(nèi)容。
電磁兼容EMC(Electromagnetic Compatibility)設計的目的是:電子設備或系統(tǒng)能在預期的電磁環(huán)境中正常工作,無性能降低或故障;同時,對該電磁環(huán)境不是一個污染源。為了實現(xiàn)電磁兼容,首先要分析形成電磁干擾的因素,才能找到解決問題的方法。
形成電磁干擾必須同時具備以下三因素:
① 電磁騷擾源,指產(chǎn)生電磁騷擾的元件、器件、設備、分系統(tǒng)、系統(tǒng)或自然現(xiàn)象。
② 耦合途徑或稱耦合通道,指把能量從騷擾源耦合(或傳輸)到敏感設備上的通路或媒介。
③ 敏感設備,指對電磁騷擾發(fā)生響應的設備。
針對以上三個因素,有多種途徑可以抑制電磁干擾的影響,而從光模塊結(jié)構(gòu)設計的角度出發(fā),采用電磁屏蔽的方法來切斷電磁騷擾的耦合途徑,是改善其電磁兼容性能的關鍵而行之有效的技術手段之一。
2 電磁屏蔽結(jié)構(gòu)分析
2.1 屏蔽效能
電磁屏蔽就是對兩個空間區(qū)域之間進行金屬的隔離,以控制電場、磁場和電磁波由一個區(qū)域?qū)α硪粋€區(qū)域的感應和輻射。具體講,就是用屏蔽體將元部件、電路、組合件、電纜或整個系統(tǒng)的騷擾源包圍起來,防止騷擾電磁場向外擴散;用屏蔽體將接收電路、設備或系統(tǒng)包圍起來,防止它們受到外界電磁場的影響。因為屏蔽體對來自導線、電纜、元部件、電路或系統(tǒng)等外部的騷擾電磁波和內(nèi)部電磁波均起著吸收能量、反射能量和抵消能量的作用,所以屏蔽體具有減弱騷擾的功能。2.2 屏蔽設計
有兩個因素會影響屏蔽體的屏蔽效能:第一,屏蔽體必須是完整的,表面可連續(xù)導電;第二,不能有直接穿透屏蔽體的導體,防止造成天線效應。但是在實際應用中屏蔽體上往往有散熱孔,或者屏蔽體本身由若干個零件組成,存在裝配間隙。
縫隙或孔洞是否會泄漏電磁波,取決于縫隙或孔洞相對于電磁波波長的尺寸。當波長遠大于孔縫尺寸時,并不會產(chǎn)生明顯的泄漏;當孔縫尺寸等于半波長的整數(shù)倍時,電磁泄漏最大。一般要求孔縫尺寸小于最短波長的1/10~1/2。因此,當騷擾的頻率較高時,波長較短,須關注這個問題。
對于裝配而成的屏蔽體,有以下幾種改善屏蔽效能的方式:
① 應使接觸面盡量平整,以減小接觸阻抗。
② 在接觸面上增加彈性導電材料防止電磁波的縫隙泄漏。如導電泡棉或者金屬簧片襯墊。
③ 由螺釘聯(lián)接的組裝件,可減小安裝螺釘?shù)拈g距,以減小縫隙長度。
④ 將接觸面做成單止口或者雙止口的裝配方式,以增加屏蔽體密閉性,如圖1所示。
圖1 止口結(jié)構(gòu)示意圖
對于通風孔的設計,可以使用幾個小圓孔代替一個大孔,并且保證通風孔之間的間距大于1/2波長。如圖2所示。
圖2 通風孔示意圖3 測試結(jié)果及分析
以公司產(chǎn)品為試驗平臺,在XFP模塊管殼結(jié)構(gòu)設計中綜合運用上述方法進行優(yōu)化,制作出模塊樣品,并針對該樣品進行了實際的測試。
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