光通信模塊中電磁兼容結(jié)構(gòu)的研究

陳炳榛，郭 倩，徐嬌嬌

（同方電子科技有限公司 江西 九江 332002）

1 引言

所謂的電磁兼容，主要就是人員在進(jìn)行光通信模式設(shè)計(jì)時(shí)，為了保證相關(guān)電子設(shè)備處于穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，那么面對(duì)復(fù)雜電磁環(huán)境，也應(yīng)該要求設(shè)備性能得以有效發(fā)揮，盡可能減少運(yùn)行故障問題的出現(xiàn)。最為關(guān)鍵的是，為了能夠準(zhǔn)確找出電磁干擾的問題，就必須對(duì)干擾因素進(jìn)行詳細(xì)分析。本文將針對(duì)光通信模塊中電磁兼容結(jié)構(gòu)方面進(jìn)行詳細(xì)分析，希望能夠給相關(guān)人士提供參考價(jià)值。

2 電磁屏蔽結(jié)構(gòu)分析

2.1 屏蔽效能

通過實(shí)際調(diào)查可以看出，目前我國(guó)光通信模塊當(dāng)中，其中站在光口與光模塊外殼結(jié)構(gòu)上，主要應(yīng)用的就是上下蓋扣合手段，就是希望能夠確保器件與殼體處于緊固狀態(tài)。在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，完成扣合以后，其中光口部分會(huì)出現(xiàn)不同程度的裂縫。尤其是當(dāng)前廣泛使用了10 G&28 G頻率以后，縫隙的尺寸已經(jīng)大于的1/10λ電波長(zhǎng)，此時(shí)更會(huì)加大泄漏問題的出現(xiàn)。這樣的光模塊無(wú)法滿足EMI電磁輻射要求，會(huì)存在EMI電磁波的泄漏，無(wú)法滿足光模塊EMC&EMI電磁兼容的要求。

面對(duì)以上扣合手段存在的弊端，出于處理好EMI電磁輻射隱患的現(xiàn)象下，相關(guān)工作人員可以結(jié)合以下幾點(diǎn)進(jìn)行解決：（1）只能使用銀漿處理，涂抹在光口部分和外殼部分的上下蓋結(jié)合處，實(shí)現(xiàn)縫隙的緊密結(jié)合；（2）基于模塊外殼內(nèi)部視角下，工作人員可以準(zhǔn)備好錫箔類型的材料，將其內(nèi)部全部貼滿，由此能夠?qū)﹄姶挪右杂行眨瑥亩軌蛱幚砗肊MI電磁輻射現(xiàn)象。但是從根本上而言，以上幾點(diǎn)措施在現(xiàn)實(shí)操作中存在較大難度，而且也不能滿足EMC&EMI電磁兼容的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。

工作人員在開展電磁屏蔽期間，主要就是將重心放在兩個(gè)空間結(jié)構(gòu)中，實(shí)施有效金屬隔離處理，一方面能夠確保電場(chǎng)以及磁場(chǎng)處于相對(duì)狀態(tài)的基礎(chǔ)上，另一方面也能夠避免相鄰區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)相互影響以及輻射等問題。詳細(xì)進(jìn)行研究，工作人員在進(jìn)行屏蔽效能設(shè)計(jì)期間，將零部件、組合件以及電纜等多個(gè)部分做出統(tǒng)一性的規(guī)劃，避免威脅電磁場(chǎng)現(xiàn)象的出現(xiàn)，將整個(gè)信號(hào)控制在規(guī)定范圍中。工作人員通過屏蔽體的作用，全面包裹住系統(tǒng)以及接收電路等多個(gè)部分，經(jīng)過工作人員此種操作，像外部環(huán)境中存在電磁場(chǎng)，能夠有效避免其對(duì)電路等構(gòu)成的威脅。從根本上來(lái)講，像屏蔽體的存在，主要就是在面對(duì)導(dǎo)線以及電纜等部分時(shí)，能夠很好保護(hù)電磁波對(duì)其部分造成影響，而且也能夠有效吸收能量等。總之，電磁屏蔽結(jié)構(gòu)當(dāng)中體現(xiàn)出的屏蔽效能，針對(duì)屏蔽體的存在，能夠凸顯出控制騷擾范圍的效果。

2.2 屏蔽材料

光通信模塊電磁兼容結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，為了能夠達(dá)到高質(zhì)量屏蔽效果，最為關(guān)鍵的，就是希望人員能夠合理選擇所使用的屏蔽材料，做到對(duì)每一種屏蔽材料性能以及特點(diǎn)等進(jìn)行深入分析。工作人員從屏蔽機(jī)理的角度，對(duì)屏蔽進(jìn)行有效劃分，其中主要可以劃分成電場(chǎng)、磁場(chǎng)以及電磁場(chǎng)3種模式。研究其中電場(chǎng)屏蔽作用，就是在能夠保護(hù)好敏感電路耦合電壓的基礎(chǔ)上，降低一切外在騷擾因素對(duì)電場(chǎng)的威脅，工作人員借助良好導(dǎo)電性能的金屬屏蔽材料，然后確定出騷擾源與敏感電路，將材料妥善設(shè)置在兩者之間。在此期間，面對(duì)過程中使用的金屬屏蔽材料，也應(yīng)該做出接地處理。只有經(jīng)過妥善接地操作，才能夠避免騷擾電場(chǎng)、威脅電路、電壓行為的出現(xiàn)。

分析當(dāng)前電場(chǎng)屏蔽方式，主要圍繞反射為出發(fā)點(diǎn)，針對(duì)該種現(xiàn)狀下，在工作人員進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)需要注意，必須加強(qiáng)對(duì)屏蔽體厚度的關(guān)注，嚴(yán)格把控好其厚度數(shù)值，適當(dāng)整合薄層屏蔽模式，或者是人員事先準(zhǔn)備好塑料，然后將相對(duì)較薄的導(dǎo)電層做出妥善設(shè)置；而磁場(chǎng)屏蔽模式的存在，內(nèi)部涵蓋低頻與高頻兩種方式。如果工作人員開展低頻磁場(chǎng)屏蔽處理，那么就可以借助高導(dǎo)磁率的材料，組建成性能良好的低磁阻通路，在整個(gè)屏蔽體結(jié)構(gòu)當(dāng)中，能夠有效把控大多數(shù)的磁場(chǎng)。為了能夠確保磁場(chǎng)屏蔽作用得以充分發(fā)揮，那么工作人員所借助的屏蔽體，應(yīng)該盡可能選擇極高導(dǎo)磁率的結(jié)構(gòu)，在較大屏蔽體厚度的基礎(chǔ)上，自然能夠獲取到較小磁阻，最終就能夠達(dá)到高質(zhì)量屏蔽結(jié)果。但是，如果工作人員選擇一些高導(dǎo)磁材料，在較低導(dǎo)磁率的現(xiàn)狀下[1]，更加會(huì)加大磁損現(xiàn)象的出現(xiàn)。面對(duì)該種問題下，工作人員在實(shí)施屏蔽處理時(shí)，為了能夠避免騷擾磁場(chǎng)對(duì)電壓等構(gòu)成的威脅，可以通過高導(dǎo)電率材料渦流反向磁場(chǎng)進(jìn)行有效處理。與電場(chǎng)屏蔽模式不同，此種操作不需要做出特別接地處理。

分析行業(yè)人士經(jīng)常使用的電磁場(chǎng)屏蔽，在選擇材料過程中，應(yīng)該將重心放在高導(dǎo)電率的材料，將其當(dāng)作屏蔽結(jié)構(gòu)，然后做出合理接地操作。在開展電磁場(chǎng)屏蔽操作中，其間能夠借助高導(dǎo)電率材料產(chǎn)生的渦流的反向磁場(chǎng)，維護(hù)好磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)，然而伴隨著接地步驟的完成，也能夠有效達(dá)到電場(chǎng)屏蔽的效果。在接下來(lái)系統(tǒng)運(yùn)行當(dāng)中，因?yàn)椴粩嗌仙念l率值，像其中出現(xiàn)的波長(zhǎng)，也會(huì)整合屏蔽體上縫隙大小，將兩者控制在適應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)范圍中，因而電磁場(chǎng)屏蔽的關(guān)鍵除了要采用高導(dǎo)電率材料，還要控制屏蔽體的孔縫泄漏。

工作人員在現(xiàn)實(shí)開展設(shè)計(jì)過程中，要想能夠達(dá)到高質(zhì)量屏蔽效果，那么工作人員可以在選擇高導(dǎo)電屏蔽材料期間，整合鋁、銅，或者鋁鍍銅等類型的材料加以處理。但是像特殊時(shí)期有著極高標(biāo)準(zhǔn)的部分，此時(shí)可以在表面再次添加一些銀材料。除此之外，工作人員所選用的高導(dǎo)磁率材料，一方面可以應(yīng)用不銹鋼或者鐵材料，另一方面也可以圍繞選擇的材料，將其厚度控制在合理范圍當(dāng)中[2]。

2.3 屏蔽設(shè)計(jì)

通過實(shí)際調(diào)查發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前屏蔽體應(yīng)用期間，其屏蔽作用的發(fā)揮，主要存在兩個(gè)制約原因：其一是工作人員應(yīng)用的屏蔽體，務(wù)必要達(dá)到完整性的狀態(tài)，確保屏蔽體表面具備良好導(dǎo)電性能；其二是嚴(yán)禁破壞屏蔽體導(dǎo)體的現(xiàn)象，避免天線問題的出現(xiàn)。但是工作人員在現(xiàn)實(shí)處理時(shí)，經(jīng)常會(huì)有散熱孔分布在屏蔽體的上面，或者是綜合多個(gè)零部件構(gòu)成的屏蔽體，內(nèi)部必然會(huì)存在一些縫隙。縫隙或孔洞是否會(huì)泄漏電磁波，取決于縫隙或孔洞相對(duì)于電磁波波長(zhǎng)的尺寸。為了能夠降低泄漏現(xiàn)象的出現(xiàn)概率，此時(shí)縫隙的大小，其尺寸最好應(yīng)該小于波長(zhǎng)。如果有著較高騷擾頻率，再加上較短波長(zhǎng)現(xiàn)狀下，格外需要引起工作人員的關(guān)注。面對(duì)裝配屏蔽體，其屏蔽作用的凸顯，工作人員可以結(jié)合以下幾方面進(jìn)行處理：（1）維持接觸面保持良好平整狀態(tài)，從根本上降低阻抗問題的出現(xiàn)；（2）將接觸面做成單止口或者雙止口的裝配方式，以增加屏蔽體密閉性，見圖1。

圖1 止口結(jié)構(gòu)示意圖

在工作人員實(shí)施通風(fēng)孔操作期間，之前經(jīng)常使用的就是一個(gè)大孔，那么此時(shí)可以借助幾個(gè)小圓孔進(jìn)行處理，然后對(duì)相鄰小圓孔之間距離進(jìn)行有效控制，像通風(fēng)孔的距離，最好應(yīng)該超出1/2波長(zhǎng)[3]，見圖2。

圖2 通風(fēng)口示意圖

3 測(cè)試結(jié)果及分析

我國(guó)某地區(qū)企業(yè)工作人員通過以上步驟，開展了光通信模塊中電磁兼容結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)處理，然而面對(duì)內(nèi)部存在的產(chǎn)品，開展實(shí)驗(yàn)操作中，主要就是站在XFP模塊管殼結(jié)構(gòu)，靈活運(yùn)用各種手段開展設(shè)計(jì)處理，最終完成樣品設(shè)計(jì)以后，也由專業(yè)人員實(shí)施了針對(duì)性性能檢查。根據(jù)FCC47CFRPar t15SubpartBsection15.109(a)，電磁騷擾場(chǎng)強(qiáng)的峰值限值為74 dBuV/m，平均值限值為54 dBuV/m。改善前的XFP2模塊電磁騷擾場(chǎng)強(qiáng)在水平方向的測(cè)試結(jié)果見表1。

表1 改善前水平方向測(cè)試數(shù)據(jù)

改善后的XEP模塊電磁騷擾場(chǎng)強(qiáng)在水平方向的測(cè)試結(jié)果見表2。

表2 改善后水平方向測(cè)試數(shù)據(jù)

改善后的XEP模塊電磁騷擾場(chǎng)強(qiáng)在垂直方向上的測(cè)試結(jié)果見表3。

表3 改善后垂直方向測(cè)試數(shù)據(jù)

通過以上全部測(cè)試數(shù)據(jù)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過工作人員全方面改善處理舉措以后，站在其電磁騷擾場(chǎng)強(qiáng)最大峰值視角下，其中主要降低了2 dBuV/m，平均降低數(shù)值為6 dBuV/m。

4 結(jié)論

綜上所述，工作人員進(jìn)行光通信模塊設(shè)計(jì)工作，為了能夠獲取到理想設(shè)計(jì)結(jié)果，保證光通信模塊能夠具備接收與發(fā)出指令，那么設(shè)計(jì)人員必須對(duì)電磁屏蔽設(shè)計(jì)事項(xiàng)形成高度關(guān)注。在實(shí)際開展設(shè)計(jì)過程中，首先應(yīng)該明確好存在騷擾源的特點(diǎn)，然后秉持實(shí)事求是的原則，合理應(yīng)用相應(yīng)的屏蔽材料，在整合現(xiàn)代化設(shè)計(jì)方式下，以最終保證屏蔽作用得以發(fā)揮。經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)間觀察可以看出，工作人員在通過一系列設(shè)計(jì)手段后，一方面能夠保證光通信模塊電磁兼容性得以充分實(shí)現(xiàn)，另一方面也不會(huì)對(duì)各項(xiàng)工作構(gòu)成明顯威脅[4]。