构建测试装置过程 - EMI/RF吸波材料性能比较

构建测试装置过程中最困难的一步就是调整天线之间的相对位置以获得两天线之间的最小耦合。首先，我们可以将某个探头粘附在支撑平台上。然后，在支撑平台的二维面上仔细调整第二个探头的位置从而使得两探头之间的耦合最小。当第二个探头的大致位置确定以后，我们可以对第二个探头采用施加高温、快速定型热熔胶的方法来进行固定。因为刚刚施加的热熔胶还没有凝固，所以我们可以继续手动微调第二个探头的位置;当热熔胶凝固之后，第二个探头就可以被精确地放置在耦合度最小的位置上了。经过一个小时仔细的试错和调整，我们可以用热熔胶的方法在两个十倍频程的范围内实现80dB的隔离度。另外，在测试装置的同轴线上加入一个或若干个夹扣磁环会有助于我们在更大的频率范围内达到试验所需的至少70dB的隔离度。

　　两环天线之间相隔最近的两点间距离的大小并不是特别重要，相隔距离为环天线直径的二分之一或者一个直径都可以获得很好的性能。一旦确定了两环天线之间的间距，而且暂时固定在测试平台上的两环天线之间的隔离度也大于70dB，那么我们就可以根据吸波材料将要附着的表面选择一块材料类似的金属板，并将其靠近两个环天线，如图3所示。使得两环天线之间耦合最强的位置就是金属板的最佳位置。由此造成的两环天线之间耦合度的提高如果能够达到20dB甚至更大，那么它对提高整体的测量精度就非常有利，尤其是对于那些高性能的待测吸波材料更是如此。

　　

 

　　图3.导体板上的表面电流将耦合度提高了20-30dB

　　测试

　　为了测量某给定材料的吸波性能，需要将其附着在SCRF装置的金属板上。通过和没有附着吸波材料情况下测试装置测量得到的数值相比，我们可以利用接收机直接测量到EMI反射的减小量。

　　尽管可以同时提供RF扫频源和接收机功能的矢量网络分析仪是一种理想的测试仪器，但覆盖所需频率范围的标量网络分析仪也是一个很好的解决方案。如果缺乏上述测试设备，我们也可以利用更廉价的频谱分析仪及其跟踪源来完成EMI吸波材料性能的比较。上面介绍的这三种测试仪器都可以在环形磁场天线所覆盖的频率范围内实现扫频测量。另外，如果干扰仅仅出现在个别频率点上，那么即使缺乏相关的扫频设备，我们也可以用信号发生器和某些测试接收机来完成相关的测试任务。

　　测试结果

　　利用表面电流减少装置，我们对来自BrigitflexInc和ARCTechnologies的不同EMI吸波材料样品的性能进行了对比测试。测试所选择的金属面是单面或者双面覆铜的FR-4型印刷电路板(PCB)。覆铜PCB板每面的尺寸约为环形天线直径的三到五倍。PCB板覆铜的一侧朝向环形天线。通过与无吸波材料的情况进行对比，SCRF装置中材料A所带来的覆铜FR-4印刷电路板反射的减少量如图4所示。图中稍高的那条曲线是参考曲线，而稍低的一条曲线则是加入了待测吸波材料引起的损耗之后的曲线。与此类似，将材料B在如图4所示的测试装置中进行测量可以得到如图5所示的更大的衰减损耗。

　　

 

　　图4.材料A显示出了4-6dB的表面电流减少量

　　

 

　　图5.材料B显示出了6-9dB的表面电流减少量

　　本文设计加工了一种简单的表面电流减少测试装置，通过它可以在实验室环境下对不同EMI吸波材料的吸波性能进行相对的比较。尽管吸波材料所引起的表面电流的减少量并不完全等于预期的EMI减少量的测量值，但该方法可以很快的确定在特定频率范围内具备最佳吸波性能的材料。