中心議題：

• 吸波材料測試裝置的構造
• 吸波材料測試方法

解決方案：

• 環天線放置在相互垂直的位置
• 相隔距離為環天線直徑的二分之一
• 利用表麵電流減少裝置測試

隨著工程師們需要遵循的輻射電磁幹擾（EMI）規範的不斷增多，市場上開始出現各種類型的EMI吸xi波bo材cai料liao。一yi般ban而er言yan，市shi場chang上shang所suo提ti供gong的de這zhe些xie吸xi波bo材cai料liao的de厚hou度du很hen薄bo並bing具ju有you很hen好hao的de外wai形xing柔rou韌ren性xing，再zai加jia上shang其qi背bei麵mian帶dai有you粘zhan合he劑ji的de設she計ji使shi得de我wo們men能neng夠gou很hen容rong易yi地di將jiang這zhe些xie吸xi波bo材cai料liao應ying用yong到dao一yi些xie不bu符fu合he電dian磁ci幹gan擾rao和he射she頻pin幹gan擾rao（EMI/RFI）相關規範的產品表麵。因此，選擇合適的吸波材料就成為符合EMI/RFI相關規範、維護係統性能完好的一個關鍵因素。

在10MHz到3000MHz的頻率範圍內，大部分吸波材料都會采用加入有損耗的磁性材料（例如，羰基鐵或者鐵氧體粉末等）的方式來削弱其表麵電流。這些表麵電流源於有害EMIhedaotidexianghuzuoyong，erqietamendechuxianhaihuidaozhidiancichangdeercifushe
，yinciweilebaozhengchanpinfuhexiangguanguifan
，tongchangdouhuishefajiangdigaibiaomiandianliu。chucizhiwai
，zhexiebiaomiandianliuhaikenenghuiduiqitadianluzaochengganrao，fangaixitongdezhengchangyunxing。

比較不同生產廠家提供的吸波材料的性能需要花費大量的金錢和時間。考慮到EMI測試試驗室每天幾千美元的費用
，試錯試驗（trialanderrortesting）的次數必須被限製到最少。因此，通過攜帶若幹種可能會使用到的吸波材料到EMI試shi驗yan室shi進jin行xing測ce試shi以yi確que定ding效xiao果guo最zui好hao的de一yi種zhong材cai料liao的de方fang法fa已yi經jing被bei證zheng明ming是shi一yi種zhong非fei常chang昂ang貴gui的de解jie決jue方fang法fa。而er本ben文wen所suo介jie紹shao的de這zhe種zhong簡jian單dan的de表biao麵mian電dian流liu減jian小xiao測ce試shi裝zhuang置zhi（SCRF）則允許我們對各種吸波材料樣品的性能進行快速

、簡單的比較，從而縮小吸波材料的選擇範圍，確定某頻率範圍內具體EMI問題所需的性能最好的一種或兩種吸波材料。

SCRF裝置主要由兩個經過靜電屏蔽的磁場環形天線構成，而且通過將它們小心地放置在相互垂直的位置上可以在相關頻率範圍內獲得70dB甚至更高的隔離度。SCRF中的一個環形天線被連接到射頻（RF）掃頻源，而另一個環形天線則被連接到RFsaopinjieshouji。ruguojiangyikuaiyuchanpinketixiangfangdedaotibanfangzhizaijiejinlianghuanxingtianxiandeyigegudingdeweizhishang
，namejiuhuizaidaotibiaomianchanshengdianliu
，gaibiaomiandianliusuochanshengdeercifushehuibeihuanxingtianxianjieshou
，youcizaochengdetianxianjieshouxinhaodezengdadedianxingzhiyuewei20dB到30dB。在此基礎上，如果在導體板上覆蓋某種EMIxibocailiaodeyangpinbingzhongfushangshuceshiguocheng
，jiukeyiceliangdedaodiancichangercifushedejianxiaoliang。womenkeyiliyongzhezhongercifushedejianxiaolianglaiduibutongxibocailiaodexiboxingnengjinxingduibi。

測試裝置的構造

加工製造出一個如圖1所示的探頭並不困難。該探頭是由帶固體Teflon@絕緣層的#24AWG導線在一個1.5厘米的心軸上繞兩圈而得到的。加大直徑、提高圈數會提高該探頭的測量靈敏度，而其相應的代價就是最高使用頻率的降低。

圖1.實驗室加工製造的屏蔽環（頻率範圍：2MHz-600MHz）

環天線的一端被焊接到dao同tong軸zhou線xian的de芯xin線xian上shang，而er另ling一yi端duan則ze被bei焊han接jie到dao同tong軸zhou線xian的de屏ping蔽bi層ceng上shang。除chu了le在zai環huan天tian線xian和he同tong軸zhou線xian的de連lian接jie點dian所suo正zheng對dui的de一yi部bu分fen圓yuan環huan處chu有you一yi個ge小xiao的de間jian隙xi之zhi外wai，環huan天tian線xian的de其qi它ta部bu分fen都dou被bei銅tong帶dai完wan全quan覆fu蓋gai。如ru果guo沒mei有you這zhe個ge小xiao的de間jian隙xi，那na麼me環huan天tian線xian就jiu會hui被bei完wan全quan短duan路lu，電dian場chang和he磁ci場chang也ye會hui被bei屏ping蔽bi
，環huan天tian線xian也ye就jiu無wu法fa完wan成cheng測ce量liang。另ling外wai，銅tong帶dai和he同tong軸zhou線xian的de屏ping蔽bi層ceng之zhi間jian、前後交疊的銅帶之間連接則是通過大量使用焊料來完成的。依照上述方法我們可以加工兩個相同的環天線。如圖1所示的探頭所適用的頻率範圍在3MHz到600MHz之間。

通過商業渠道訂購適合的探頭會更加經濟、更加省時。下麵列出的一些生產廠家所提供的屏蔽環天線的樣品都會明確給出其各自的適用頻率範圍，可以作為參考。
ARATechnologies,DeerPark,NY;www.aratech-inc.com
Com-Power,LakerForest,CA;www.com-power.com
CredenceTecnologies,Soquel,CA;www.credencetech.com
Electro-Metrics,Johnstown,NY;www.electro-metrics.com
EMCTestSystems,CedarPark,TX;www.emctest.com
FischerCustomerCommunications,Torrance,CA;www.fischercc.com

如圖2所示
，不論是選擇加工還是購買環天線，兩個環天線都必須被小心地放置在相互垂直的位置上，以便獲得兩天線之間的最小耦合；而用於支撐測試裝置的平台則可以簡單的用木頭和塑料來實現。如前所述，測試裝置中的一個探頭會被連接到RF掃頻源

，而另一個探頭則會被連接到掃頻接收機上。如果測試試驗室內裝備有矢量網絡分析儀，那麼隻要其RF信號源和接收端口之間的隔離度大於70dB，則(ze)綜(zong)合(he)了(le)頻(pin)譜(pu)分(fen)析(xi)儀(yi)功(gong)能(neng)和(he)掃(sao)頻(pin)信(xin)號(hao)源(yuan)功(gong)能(neng)的(de)網(wang)絡(luo)分(fen)析(xi)儀(yi)就(jiu)能(neng)很(hen)好(hao)的(de)完(wan)成(cheng)本(ben)項(xiang)測(ce)試(shi)任(ren)務(wu)。另(ling)外(wai)，測(ce)試(shi)過(guo)程(cheng)中(zhong)環(huan)天(tian)線(xian)必(bi)須(xu)被(bei)固(gu)定(ding)在(zai)介(jie)質(zhi)材(cai)料(liao)上(shang)，例(li)如(ru)木(mu)頭(tou)和(he)塑(su)料(liao)。基(ji)本(ben)的(de)測(ce)試(shi)裝(zhuang)置(zhi)並(bing)不(bu)複(fu)雜(za)
，通(tong)過(guo)在(zai)木(mu)塊(kuai)上(shang)插(cha)入(ru)螺(luo)絲(si)釘(ding)就(jiu)可(ke)以(yi)得(de)到(dao)一(yi)個(ge)如(ru)圖(tu)2所示的簡單的測試裝置。


圖2.在沒有導體板的情況下兩環天線耦合最小時的相對位置[page]

構gou建jian測ce試shi裝zhuang置zhi過guo程cheng中zhong最zui困kun難nan的de一yi步bu就jiu是shi調tiao整zheng天tian線xian之zhi間jian的de相xiang對dui位wei置zhi以yi獲huo得de兩liang天tian線xian之zhi間jian的de最zui小xiao耦ou合he。首shou先xian
，我wo們men可ke以yi將jiang某mou個ge探tan頭tou粘zhan附fu在zai支zhi撐cheng平ping台tai上shang。然ran後hou
，在zai支zhi撐cheng平ping台tai的de二er維wei麵mian上shang仔zai細xi調tiao整zheng第di二er個ge探tan頭tou的de位wei置zhi從cong而er使shi得de兩liang探tan頭tou之zhi間jian的de耦ou合he最zui小xiao。當dang第di二er個ge探tan頭tou的de大da致zhi位wei置zhi確que定ding以yi後hou，我wo們men可ke以yi對dui第di二er個ge探tan頭tou采cai用yong施shi加jia高gao溫wen、快速定型熱熔膠的方法來進行固定。因為剛剛施加的熱熔膠還沒有凝固，所以我們可以繼續手動微調第二個探頭的位置；dangrerongjiaoningguzhihou，diergetantoujiukeyibeijingquedifangzhizaiouheduzuixiaodeweizhishangle。jingguoyigexiaoshizaixideshicuohetiaozheng，womenkeyiyongrerongjiaodefangfazailianggeshibeipinchengdefanweineishixian80dB的隔離度。另外，在測試裝置的同軸線上加入一個或若幹個夾扣磁環會有助於我們在更大的頻率範圍內達到試驗所需的至少70dB的隔離度。

lianghuantianxianzhijianxianggezuijindeliangdianjianjulidedaxiaobingbushitebiezhongyao
，xianggejuliweihuantianxianzhijingdeerfenzhiyihuozheyigezhijingdoukeyihuodehenhaodexingneng。yidanquedinglelianghuantianxianzhijiandejianju
，erqiezanshigudingzaiceshipingtaishangdelianghuantianxianzhijiandegeliduyedayu70dB
，那麼我們就可以根據吸波材料將要附著的表麵選擇一塊材料類似的金屬板
，並將其靠近兩個環天線，如圖3所示。使得兩環天線之間耦合最強的位置就是金屬板的最佳位置。由此造成的兩環天線之間耦合度的提高如果能夠達到20dB甚至更大，那麼它對提高整體的測量精度就非常有利，尤其是對於那些高性能的待測吸波材料更是如此。


圖3.導體板上的表麵電流將耦合度提高了20-30dB

測試

為了測量某給定材料的吸波性能，需要將其附著在SCRF裝置的金屬板上。通過和沒有附著吸波材料情況下測試裝置測量得到的數值相比，我們可以利用接收機直接測量到EMI反射的減小量。

盡管可以同時提供RF掃(sao)頻(pin)源(yuan)和(he)接(jie)收(shou)機(ji)功(gong)能(neng)的(de)矢(shi)量(liang)網(wang)絡(luo)分(fen)析(xi)儀(yi)是(shi)一(yi)種(zhong)理(li)想(xiang)的(de)測(ce)試(shi)儀(yi)器(qi)，但(dan)覆(fu)蓋(gai)所(suo)需(xu)頻(pin)率(lv)範(fan)圍(wei)的(de)標(biao)量(liang)網(wang)絡(luo)分(fen)析(xi)儀(yi)也(ye)是(shi)一(yi)個(ge)很(hen)好(hao)的(de)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)。如(ru)果(guo)缺(que)乏(fa)上(shang)述(shu)測(ce)試(shi)設(she)備(bei)
，我(wo)們(men)也(ye)可(ke)以(yi)利(li)用(yong)更(geng)廉(lian)價(jia)的(de)頻(pin)譜(pu)分(fen)析(xi)儀(yi)及(ji)其(qi)跟(gen)蹤(zong)源(yuan)來(lai)完(wan)成(cheng)EMI吸xi波bo材cai料liao性xing能neng的de比bi較jiao。上shang麵mian介jie紹shao的de這zhe三san種zhong測ce試shi儀yi器qi都dou可ke以yi在zai環huan形xing磁ci場chang天tian線xian所suo覆fu蓋gai的de頻pin率lv範fan圍wei內nei實shi現xian掃sao頻pin測ce量liang。另ling外wai，如ru果guo幹gan擾rao僅jin僅jin出chu現xian在zai個ge別bie頻pin率lv點dian上shang
，那na麼me即ji使shi缺que乏fa相xiang關guan的de掃sao頻pin設she備bei
，我wo們men也ye可ke以yi用yong信xin號hao發fa生sheng器qi和he某mou些xie測ce試shi接jie收shou機ji來lai完wan成cheng相xiang關guan的de測ce試shi任ren務wu。

測試結果

利用表麵電流減少裝置，我們對來自BrigitflexInc和ARCTechnologies的不同EMI吸波材料樣品的性能進行了對比測試。測試所選擇的金屬麵是單麵或者雙麵覆銅的FR-4型印刷電路板（PCB）。覆銅PCB板每麵的尺寸約為環形天線直徑的三到五倍。PCB板覆銅的一側朝向環形天線。通過與無吸波材料的情況進行對比，SCRF裝置中材料A所帶來的覆銅FR-4印刷電路板反射的減少量如圖4所示。圖中稍高的那條曲線是參考曲線，而稍低的一條曲線則是加入了待測吸波材料引起的損耗之後的曲線。與此類似
，將材料B在如圖4所示的測試裝置中進行測量可以得到如圖5所示的更大的衰減損耗。


圖4.材料A顯示出了4-6dB的表麵電流減少量

圖5.材料B顯示出了6-9dB的表麵電流減少量

本文設計加工了一種簡單的表麵電流減少測試裝置，通過它可以在實驗室環境下對不同EMI吸波材料的吸波性能進行相對的比較。盡管吸波材料所引起的表麵電流的減少量並不完全等於預期的EMI減少量的測量值，但該方法可以很快的確定在特定頻率範圍內具備最佳吸波性能的材料。