產(chǎn)品外殼具有頻率諧振，可能會產(chǎn)生不需要的 EMI。腔體中材料的吸收可以降低 EMI。在將材料插入您的產(chǎn)品之前，請使用 cookie 罐比較材料。

當工作頻率接近微波時，外殼可能表現(xiàn)為諧振腔并放大 EMI 輻射。當我在研究航天飛機通信系統(tǒng)時，將微波吸收材料插入腔體是一種常見的做法。這樣做減少了由單獨隔離的隔室鏈產(chǎn)生的 EMI。

圖 1.由普通大小的餅干罐制成的簡單諧振腔。

在正常的產(chǎn)品設計中，我們還會觀察到較小的屏蔽產(chǎn)品或帶有附加電纜的產(chǎn)品產(chǎn)生的空腔或結構共振。在本文中，我們將試驗 “餅干錫 ”共振和抑制這種共振的最佳材料。餅干罐（圖 1）很容易獲得，可以很好地證明腔體共振。我從我的同事 Lee Hill 那里借來了這個想法。

為了構建這個結構，我為機箱安裝 BNC 連接器鉆了兩個孔，一個在中間，一個在側面。實際位置并不重要。你只需要在兩者之間稍微分開。將短（1 cm 長）短短的短線（1 cm 長）焊接到每個連接器上，如圖所示。跟蹤發(fā)生器在一臺設備上傳輸，分析儀在另一臺設備上接收。

圖 2.頻譜分析儀顯示腔體的諧振。

此演示所需的設備包括帶跟蹤發(fā)生器的頻譜分析儀，或者您可以使用矢量網(wǎng)絡分析儀。在本例中，我們將使用頻率限制為 1 GHz 至 1.6 GHz 且分辨率帶寬為 120 kHz 的 Siglent SSA 3032X 分析儀。使用兩根連接了 N-BNC 適配器的 BNC 電纜，如圖 2 所示。

Calibration — 設置頻率限制。如圖 3 所示，將兩根電纜與 BNC 桶連接在一起以校準系統(tǒng)，并在前置放大器關閉的情況下，按下“TG”按鈕（右上）并確保電平默認為 -20 dBm。它應該亮起并顯示一條參差不齊的線，代表通過兩條電纜的損耗。在軟鍵菜單中，按 Normalize。您最終應該在顯示屏頂部有一條直線，表示整個頻率的標準化 “零” 損耗。此過程消除了測量中的電纜損耗。

圖 3.要校準測量系統(tǒng)，請將兩根 BNC 電纜連接在一起。

計算 — 當您可以預測測量結果時，總是最好的。對于尺寸如圖 4 所示的圓柱體，諧振頻率為：

對于 ≥ h/2.03（和 9 cm ≥ 6/2.03），那么我們可以使用以下方法來計算諧振頻率[1, 2].

諧振頻率 /

其中 f = 頻率 （GHz），h = 高度 （cm），a = 半徑 （cm），μ0= 8.854×10-12和∈0= 4π×10-7

對于這個例子，a = 9 cm 和 h = 6 cm（典型的餅干罐）等于，所以，

和 f = 1.275 GHz。

圖 4.圓柱體的尺寸將用于計算。

測量 — 取下 BNC 筒并連接兩根同軸電纜，如圖 2 所示。您應該在 1.275 GHz 處看到尖銳的諧振。在我們的例子中，我們測得了 1.236 GHz，這與計算的頻率非常接近。這個諧振頻率可能會因錫的大小而異。

阻尼實驗

在現(xiàn)場研討會上，我通常的演示是將一個大鐵氧體扼流圈扔進錫的中間，以幫助吸收和抑制諧振。

圖 5.腔室中的大鐵氧體扼流圈會抑制諧振。

在本例中，我們將使用一個大型 Fair-Rite 0431176451 圓形電纜芯組件，材料為 #31（圖 5）。這在 100 MHz 到 500 MHz 范圍內(nèi)表現(xiàn)出相對較高的阻抗。是關閉還是開放（經(jīng)測試）似乎并不重要。只是塊狀鐵氧體本身吸收或抑制了腔體諧振。圖 6 和圖 7 顯示了之前 （無阻尼） 和之后 （使用大鐵氧體扼流圈）。

圖6.阻尼前的諧振在 1.236 GHz 處顯示出尖銳的峰值。

圖7.阻尼后的諧振在 1.136 GHz 處顯示出較低的峰值。

您可以看到諧振幾乎完全阻尼，諧振頻率較低至 1.136 GHz。鐵氧體將諧振峰值降低了 22 dB（27.09 減去 4.99）。

我用其他鐵氧體吸收器樣品進行了實驗。以下是一些結果。我將標記 1 保留在原始諧振峰上以供參考。

在圖 8 中，我添加了一個 4 英寸。x 6 英寸（10 厘米 x 15 厘米）片 MAJR 產(chǎn)品射頻吸收器放入罐底。這是一種厚實、柔韌的不銹鋼網(wǎng)和鐵氧體吸收器的混合體。它將諧振降低了 18 dB，并將諧振頻率移至 1.136 GHz。

圖8.MAJR Products 射頻吸收器（6500 系列）材料。峰值共振下降了 18 dB。

在圖 9 中，我在錫的底部添加了一塊 8×8 cm 的 NEC/Tokin FK2（03） 射頻吸收器。這是一種薄的半柔性鐵氧體吸收器。它僅將諧振降低了 8 dB，并且?guī)缀鯖]有改變諧振頻率。

圖 9.NEC/Tokin FK2（03） 射頻吸收器。峰值諧振下降了 8 dB。

在圖 10 中，我在罐底部添加了一塊 12 x 12 厘米的伍爾特 Elektronik 354003 射頻吸收器。這是一種半柔性鐵氧體吸收器。它將諧振降低了 11 dB，并且?guī)缀鯖]有改變諧振頻率。后來我將其中五個樣品的密封包放入罐中，峰值共振翻了一番，達到 22 dB。厚度很重要！

圖 10.Würth Elektronik 354003 RF 吸收器使峰值諧振下降 11 dB。

這些扁平、靈活的鐵氧體吸收器在 2-3 GHz 以上最有效，更適合阻尼微波模塊中使用的較高諧振腔頻率。

總結

在這個實驗中，我們計算了圓形餅干罐的腔體諧振，并使用頻譜分析儀的跟蹤發(fā)生器功能證實了計算結果。這種腔體諧振可以通過使用分立鐵氧體或負載鐵氧體的材料來阻尼。鐵氧體的“體積”越多，阻尼越好。

下次，我們將測試其他一些有趣的項目以進行共鳴。