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Avec la transition des modules de communication électronique vers des fréquences plus élevées et des facteurs de forme plus compacts, les interférences électromagnétiques (EMI) constituent désormais un problème majeur qui menace les performances du système. Les systèmes 5G en bande millimétrique, l’avionique aérospatiale et les EMI indésirables dans les radars haute technologie peuvent nuire à l’intégrité du signal, provoquer des couplages parasites (crosstalk) et, dans certains cas, entraîner une défaillance complète du système. Un blindage est indispensable afin d’assurer la régulation et le fonctionnement correct du système. Linkworld possède plus de 20 ans d’ RF expérience et sait que le blindage moderne est multicouche. Ce guide aborde quatre stratégies fondamentales de réduction des EMI dans les modules de communication micro-ondes.
Blindage avancé des connecteurs et interfaces filtrées
L'interface du connecteur constitue un port d'entrée très important pour l'énergie électromagnétique. La continuité du contact de masse, assurée par des constructions à 360 degrés, permet une conception entièrement blindée contre les antennes indésirables. La série I-PEX MHF® 7S utilise l'architecture ZenShield®, qui réduit les interférences électromagnétiques (EMI) des dispositifs 5G en bande millimétrique jusqu'à des fréquences de 15 GHz, en terminant les broches de signal sur des lignes microruban dans les contacts de masse du réceptacle, ainsi que dans des environnements contrôlés à impédance creuse dédiés aux ondes millimétriques 5G, où les champs électromagnétiques peuvent être confinés. En complément, les connecteurs RF filtrés intègrent une suppression intégrée des EMI. Ces dernières sont évacuées vers la masse grâce à des condensateurs céramiques montés de façon isolée mécaniquement entre le blindage et le panneau de fixation, dans les connecteurs BNC filtrés d'Amphenol, afin de transmettre le signal souhaité sans perte. Linkworld propose, dans son portefeuille, des variantes personnalisées destinées à résoudre des problèmes spécifiques liés aux EMI.
Emballage à guide d'ondes à fente pour le blindage au niveau module
Les techniques traditionnelles de blindage peuvent souffrir de la propagation en cavité et en plaque parallèle, ce qui couple les circuits entre eux. La technologie des guides d'ondes à entrefer constitue une solution radicale. Il s'agit d'une technique dans laquelle des structures périodiques, sous forme soit de « lits de clous », soit de couvercles à broches, sont appliquées afin d'imposer des conditions de coupure à tous les modes en plaque parallèle de l'ensemble des assemblages (surdimensionnés) de façon globale. Cette structure est utilisée pour supprimer les modes de cavité indésirables, ainsi que les rétroactions dues au substrat et aux interférences électromagnétiques (EMI) dans ces bandes arrêtées, qui, sans cela, dégraderaient les performances. Des études portant sur l’emballage par guide d’ondes à entrefer ont montré que ce type d’emballage peut être utilisé afin d’accroître l’isolation des éléments de circuits en ligne microstrip dans les modules haute fréquence. Les structures périodiques sont intégrées directement sur les boîtiers ou les couvercles des modules et ne nécessitent pas de réglages internes fins complexes, offrant ainsi une compatibilité électromagnétique bien supérieure pour les applications contraintes en espace. L’équipe d’ingénierie de Linkworld intègre ces techniques d’emballage avancées afin de fournir des performances optimales de blindage.
Matériaux de blindage et d'absorption au niveau des cartes
Au niveau des cartes, les blindages conducteurs couplés à des matériaux absorbants électromagnétiques sont très efficaces pour supprimer les interférences électromagnétiques (EMI) au niveau des cartes de circuits imprimés (PCB). Les blindages au niveau des cartes constituent des barrières conductrices contre les émissions et l’énergie électromagnétique indésirable est convertie en chaleur par les matériaux absorbants. Les nouvelles solutions combinent plusieurs technologies en fonction des bandes de fréquence : des barrières sans réflexion sont réalisées à l’aide de joints conducteurs et de blindages préformés, tandis que les énergies qui seraient autrement réfléchies ailleurs sont absorbées par des matériaux absorbants hybrides (combinaison de métal et de polymère). Cette stratégie double s’avère particulièrement efficace sur les cartes épaisses. L’atténuation du blindage dépend largement du choix du matériau : ainsi, un treillis léger en argent/polyamide offre une atténuation de 50 dB à 70 dB, tandis qu’un composite cuivre/nickel/polyester atteint 70 dB à 100 dB, voire davantage avec des formulations spécialisées en cuivre/polyester. Là où les techniques conventionnelles ne parviennent pas à fournir la marge nécessaire, les blindages renforcés par absorption assurent la marge requise dans les modules hyperfréquences. Ces nouveaux matériaux hautement technologiques sont appliqués par Linkworld dans des assemblages sur mesure destinés aux applications sensibles aux EMI.
Surfaces sélectives en fréquence pour une maîtrise ciblée des interférences
Lorsque des surfaces sélectives en fréquence (FSS) peuvent être utilisées en cas d’interférences provenant de bandes de fréquences données, les fréquences privilégiées peuvent être transmises tandis que les fréquences indésirables sont rejetées. Ces structures périodiques sont également appelées filtres spatiaux et éliminent les énergies correspondant à des fréquences spécifiques. Il a récemment été découvert que les structures FSS constituent une solution universelle permettant de résoudre des défis catastrophiques liés aux interférences électromagnétiques (EMI), tels que l’immunité des radio-altimètres aéronautiques (4,2–4,4 GHz) aux interférences générées par la 5G en sous-6 GHz (3,7–3,98 GHz). La proposition s’appuie sur des suggestions faisant appel à des cellules unitaires FSS double bande, qui créent des bandes passantes étroites à 4,3 GHz (perte d’insertion de 0,5 dB) et des bandes bloquantes aux fréquences interférentes. De telles structures peuvent être placées sous les antennes sans nécessiter aucune modification de l’équipement. Des radômes, des boîtiers ou des plans de masse intégrés dans des modules fonctionnant dans des conditions de spectre congestionné sont équipés de FSS afin d’assurer une protection sélective en fréquence, sans atténuation large bande, tout en tenant compte des fréquences du signal souhaité. Linkworld évalue des solutions FSS adaptées à des problèmes EMI spécifiques.
Les techniques multicouches qui traitent tous les chemins potentiels d’interférences constituent la seule méthode efficace de réduction des interférences électromagnétiques (EMI). La préservation de l’intégrité du signal implique l’utilisation de connecteurs précis dotés de fonctions de filtrage, d’emballages à joints comportant des guides d’ondes, de blindages au niveau des cartes électroniques basés sur des absorbeurs, ainsi que des surfaces sélectives en fréquence. Des plans de blindage complets revêtent une importance accrue face à l’augmentation des fréquences et des densités. Linkworld met à disposition, depuis 20 ans, son expertise en radiofréquence (RF) et en maîtrise des EMI, en fournissant à ses clients des composants, des assemblages sur mesure ainsi qu’un accompagnement technique, afin d’assurer une fiabilité élevée là où elle est indispensable dans des applications exigeantes. Contactez-nous pour discuter de vos besoins en matière de blindage de modules hyperfréquences.