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Mit dem Übergang von elektronischen Kommunikationsmodulen zu höheren Frequenzen und kleineren Formfaktoren ist elektromagnetische Interferenz (EMI) mittlerweile ein bedeutendes Problem, das die Systemleistung gefährdet. Die 5G-mmWave-Systeme, Luft- und Raumfahrt-Avionik sowie unerwünschte EMI in Hochtechnologie-Radarsystemen können die Signalintegrität beeinträchtigen, was zu Übersprechen führen und letztlich zum vollständigen Ausfall des Systems führen kann. Abschirmung ist erforderlich, um eine ordnungsgemäße Regelung und Funktionsfähigkeit sicherzustellen. Linkworld verfügt über mehr als 20 Jahre RF erfahrung und weiß, dass Abschirmung in der heutigen Zeit mehrschichtig ist. Dieser Leitfaden behandelt vier grundlegende Strategien zur Reduzierung von EMI in Mikrowellenkommunikationsmodulen.
Fortgeschrittene Steckverbinder-Abschirmung und gefilterte Schnittstellen
Die Steckverbinderschnittstelle ist ein äußerst wichtiger Eintrittspunkt für elektromagnetische Energie. Die durchgängige Erdungsverbindung bei 360-Grad-Konstruktionen gewährleistet eine vollständig abgeschirmte Gestaltung, die unerwünschte Antennen vermeidet. Die I-PEX MHF®-7S-Serie nutzt die ZenShield®-Architektur, um die elektromagnetische Interferenz (EMI) von 5G-mmWave-Geräten bis hin zu Frequenzen von 15 GHz zu reduzieren, indem Signalkontakte auf Streifenleitungen in den Erdungskontakten der Buchse terminiert werden und kontrollierte, hohle 5G-mmWave-Impedanzumgebungen geschaffen werden, in denen elektromagnetische Felder eingeschlossen werden können. Darüber hinaus enthalten gefilterte HF-Steckverbinder integrierte EMI-Unterdrückung. Bei den gefilterten BNC-Steckverbindern von Amphenol wird die EMI durch spannungsisolierende Chip-Kondensatoren, die zwischen Abschirmung und Montageplatte angebracht sind, an Masse gelegt, sodass das gewünschte Signal verlustfrei übertragen wird. Linkworld bietet in ihrem Portfolio kundenspezifische Varianten zur Lösung bestimmter EMI-Probleme an.
Gap-Waveguide-Verpackung für Modul-Ebene-Abschirmung
Traditionelle Abschirmungstechniken können unter Umständen zu Hohlraum- und Parallelplatten-Ausbreitung führen, wodurch Schaltungen miteinander gekoppelt werden. Die Spaltwellenleitertechnologie stellt eine radikale Lösung dar. Dabei handelt es sich um eine Technik, bei der periodische Strukturen – entweder in Form von Nagelbetten oder von Stiftdeckeln – eingesetzt werden, um für alle Parallelplattenmoden sämtlicher (überdimensionierter) Baugruppen weltweit Abschneidebedingungen zu erzeugen. Die Struktur dient zur Unterdrückung unerwünschter Hohlraummoden, Substrat- und EMI-Rückkopplung in diesen Sperrbandbereichen, die andernfalls die Leistungsfähigkeit beeinträchtigen würden. Untersuchungen zum Spaltwellenleiter-Gehäuse haben gezeigt, dass ein Spaltwellenleiter-Gehäuse zur Erhöhung der Isolation von Mikrostreifenschaltkreiselementen in Hochfrequenzmodulen eingesetzt werden kann. Die periodischen Strukturen werden direkt auf Modulgehäuse oder -deckel aufgebracht und erfordern keine aufwändige interne Feinabstimmung, was eine deutlich verbesserte elektromagnetische Verträglichkeit insbesondere für platzkritische Anwendungen bietet. Das Ingenieurteam von Linkworld integriert diese fortschrittlichen Gehäusetechniken, um eine optimale Abschirmleistung zu gewährleisten.
Abschirm- und Absorbermaterialien auf Leitungsebene
Auf Leitungsebene sind leitfähige Abschirmungen, die mit elektromagnetischen Absorbermaterialien gekoppelt sind, sehr effektiv bei der Unterdrückung von elektromagnetischen Störungen (EMI) auf PCB-Ebene. Abschirmungen auf Leitungsebene bieten Barrieren in Form leitfähiger Hindernisse gegen Emissionen; die unerwünschte elektromagnetische Energie wird dabei von den Absorbermaterialien in Wärme umgewandelt. Die neuen Lösungen kombinieren mehrere Technologien hinsichtlich Frequenzbändern: reflexfreie Barrieren bestehen aus leitfähigen Dichtungen und vorgeformten Abschirmungen, während die Energien, die andernfalls an einer anderen Stelle reflektiert würden, durch hybride Absorbermaterialien (Kombination aus Metall und Polymer) absorbiert werden. Diese duale Strategie ist insbesondere bei dicken Leiterplatten wirksam. Die Dämpfung der Abschirmung hängt weitgehend von der Materialwahl ab: ein leichtes Silber-/Polyamid-Gewebe erreicht eine Dämpfung von 50 dB bis 70 dB, ein Kupfer-/Nickel-/Polyester-Verbundstoff 70 dB bis 100 dB und spezielle Kupfer-/Polyester-Lösungen noch höhere Werte. Wo herkömmliche Verfahren die erforderliche Sicherheitsreserve nicht liefern können, bietet die absorberverstärkte Abschirmung die benötigte Reserve in Mikrowellenmodulen. Diese neuen Hochtechnologiematerialien werden von Linkworld in kundenspezifischen Baugruppen für EMI-empfindliche Anwendungen eingesetzt.
Frequenzselektive Flächen zur gezielten Störungssteuerung
Wo frequenzselektive Flächen (FSS) bei Störungen durch bestimmte Frequenzbänder eingesetzt werden können, lassen sich die bevorzugten Frequenzen durchlassen und die unerwünschten Frequenzen unterdrücken. Diese periodischen Strukturen werden auch als räumliche Filter bezeichnet und filtern Energien spezifischer Frequenzen heraus. Kürzlich wurde entdeckt, dass FSS-Strukturen universell einsetzbar sind und katastrophale EMI-Herausforderungen lösen können, beispielsweise die Immunität von Funkhöhenmessern in der Luftfahrt (4,2–4,4 GHz) gegenüber Störungen durch 5G-Sub-6-GHz-Frequenzen (3,7–3,98 GHz). Der Vorschlag nutzt Ansätze, die zweibandige FSS-Grundzellen verwenden, die schmale Durchlassbänder bei 4,3 GHz (0,5 dB Einfügedämpfung) und Sperrbänder bei den störenden Frequenzen erzeugen. Derartige Strukturen können unter den Antennen angebracht werden und erfordern keinerlei Änderungen an der Ausrüstung. Radome, Gehäuse oder Masseebenen in Modulen, die unter stark beanspruchten Spektrumbedingungen betrieben werden, werden mit FSS ausgestattet, um frequenzselektiven Schutz zu gewährleisten – ohne breitbandige Dämpfung, jedoch unter Berücksichtigung der gewünschten Signalfrequenzen. Linkworld bewertet FSS-Lösungen für spezifische EMI-Probleme.
Mehrschichtige Techniken, die alle potenziellen Störungswege adressieren, sind der einzige wirksame Weg zur Reduzierung von elektromagnetischen Störungen (EMI). Die Aufrechterhaltung der Signalintegrität umfasst hochpräzise Steckverbinder mit Filterfunktion, Gehäuseverpackungen mit Wellenleiterstrukturen sowie absorberbasierte Abschirmungen auf Leiterplattenebene und frequenzselektive Flächen. Vollständige Abschirmkonzepte gewinnen an Bedeutung, insbesondere bei steigenden Frequenzen und Komponentendichten. Linkworld bietet seit 20 Jahren Erfahrung im Bereich Hochfrequenz (RF) und umfassende EMI-Kontrolle durch die Bereitstellung von Komponenten, kundenspezifischen Baugruppen sowie technischer Beratung für seine Kunden – um dort hohe Zuverlässigkeit zu gewährleisten, wo sie in anspruchsvollen Anwendungen erforderlich ist. Kontaktieren Sie uns noch heute und besprechen Sie Ihre Anforderungen an die Abschirmung von Mikrowellenmodulen.