一种加载铁氧体的PCB型横电磁波小室制造技术

本实用新型专利技术涉及一种加载铁氧体的PCB型横电磁波小室，属于电磁兼容领域，包含外导体和内导体，外导体包括方形结构的中间段外导体和呈锥形结构过渡的渐变段外导体，两者围成一个小室；内导体为沿外导体轴向方向设置的一块扁平的芯板；外导体为单层PCB板，中间段外导体四周的金属层上设有若干相互平行的纵向槽，纵向槽长度与中间段轴向长度相同，高度与金属层厚度相同，且纵向槽内填充有铁氧体条。加载铁氧体的PCB型横电磁波小室有效抑制了横电磁波小室的高次模和谐振的产生，制作简单且成本较低且可防止电磁波泄漏，实现了较好的屏蔽作用。能够将横电磁波小室的上限工作频率扩展到3.3GHz。

A PCB type transverse electromagnetic wave chamber loaded with ferrite

PCB type transverse electromagnetic cell of the utility model relates to a loaded ferrite, which belongs to the field of electromagnetic compatibility, including the outer conductor and the inner conductor and the outer conductor includes the middle section of the outer conductor and the square structure transition conical structure transition outer conductor, the two formed a chamber; the inner conductor is a core plate flat arranged along the axial direction of the outer conductor; the outer conductor is a single-layer PCB plate, the middle section of the outer metal layer around the conductor is provided with a plurality of longitudinal grooves parallel to each other, the axial length of the longitudinal groove and the middle section of the same length, the same height and thickness of the metal layer, and the longitudinal groove is filled with ferrite. The PCB type transverse electromagnetic wave chamber loaded with ferrite effectively suppresses the generation of higher modes and resonances in the transverse electromagnetic wave chamber. The fabrication is simple and the cost is low, and the leakage of electromagnetic wave can be prevented. Better shielding effect is achieved. The upper operating frequency of the transverse electromagnetic wave chamber can be extended to 3.3GHz.

【技术实现步骤摘要】
一种加载铁氧体的PCB型横电磁波小室
本技术涉及一种横电磁波小室，尤其涉及一种加载铁氧体的PCB型横电磁波小室，属于电磁兼容领域。
技术介绍
随着电子技术的高速发展，电子设备中集成电路的电磁兼容性检测备受关注。电磁兼容测试要求在无外部电磁噪声的环境中测试，通常的测试环境有电波暗室、屏幕室、开阔场地和横电磁波小室等。但是电波暗室造价较高，而且开阔场地试验受环境影响较大，所以横电磁波小室成为电磁兼容性检测的不二之选。IEC61967-2标准规定了IC辐射发射的横电磁波小室测试方法，它是一种低成本的测试方法，且易于实现自动化测试。标准型横电磁波小室的横截面尺寸为152mm×99mm，纵向长度为338mm，可用频率从DC至1GHz，被测物最大尺寸为6cm×6cm×1cm。但是随着电子设备的运行速度越来越快，集成电路的工作频率也在不断提高，远远大于1GHz，这就对横电磁波小室的上限频率提出了较高的要求。因此，提高横电磁波小室的上限可用频率对集成电路的电磁兼容检测具有重大的研究意义，最接近的现有技术中有提到通过在标准磁波小室的中间段外导体中开纵向缝隙，可将上限可用频率提高至3GHz。
技术实现思路
本专利技术为将其上限可用频率得到更大幅度的扩展，在不改变标准横电磁波小室整体和测试板尺寸的前提下，提供一种加载铁氧体的开槽型横电磁波小室，其外形尺寸与标准横电磁波小室相同，被测物最大尺寸为60mm×60m×10mm，驻波比小于1.3，场均匀度小于3dB，S11小于-18dB，S21大于-1.6dB。本技术为解决上述问题提供的技术方案是：一种加载铁氧体的PCB型横电磁波小室，其特征在于：包含外导体和内导体，所述的外导体包括方形结构的中间段外导体和呈锥形结构过渡的渐变段外导体，中间段外导体和过渡段外导体同轴，且围成一个小室；所述的内导体为沿外导体轴向方向设置的一块扁平的芯板，分为中间段内导体和渐变段内导体，内导体长度与外导体长度相同，所述的芯板为铜板或铝板中的一种；所述的外导体为单层PCB板，分为介质板层和金属板层，介质板层位于小室内壁，金属板层位于小室外壁，介质板层厚度为1mm，中间段外导体四周的金属层上设有若干相互平行的纵向槽，纵向槽长度与中间段轴向长度相同，高度与金属层厚度相同，且纵向槽内填充有铁氧体条。进一步，作为一种具体的结构形式，所述的金属层厚度为35μm。进一步，作为一种具体的结构形式，所述的内导体优选厚度为1mm的铜板。进一步，作为一种具体的结构形式，所述的中间段外导体的上宽边和下宽边各开设有6-10条纵向槽，前窄边和后窄边各开设有3-7条纵向槽。进一步，作为一种具体的结构形式，所述的上宽边和下宽边各开设有8条纵向槽，在前窄边和后窄边各开设有5条纵向槽，所述的纵向槽均匀分布在各边上。进一步，作为一种具体的结构形式，所述的每条纵向槽内铁氧体条的长度为152mm，宽度为5mm,厚度为0.5mm。进一步，作为一种具体的结构形式，所述的PCB板材质为FR4。进一步，作为一种具体的结构形式，所述的中间段外导体长度L0＝152mm、宽度a＝152mm、高度b＝99mm、渐变段外导体的长度L1＝93mm、渐变段外导体末端的宽度a1＝30.4mm,渐变段外导体末端的高度为b1＝19.8mm。进一步，作为一种具体的结构形式，所述的中间段内导体宽度w＝114.6mm，渐变段内导体末端的宽度为v＝21.35mm,左右两个渐变段内导体尺寸一样。本技术的有益效果是：横电磁波小室性能的衡量标准主要是上限可用频率和测试区域内的场均匀性，本技术中加载铁氧体的PCB型横电磁波小室有效抑制了横电磁波小室的高次模和谐振的产生；在保持IEC61967-2标准横电磁波小室大小和测试板尺寸的情况下，外导体采用PCB板结构，制作简单且成本较低；并在PCB板开槽处填补铁氧体条，以防止电磁波泄漏，实现了较好的屏蔽作用。最终，该加载铁氧体的PCB型横电磁波小室的上限工作频率扩展到3.3GHz，测试区域内的场均匀性低于1.3dB，使得工作区间场分布均匀性良好。附图说明图1为IEC61967-2标准的横电磁波小室的立体图图2为本技术的立体图图3为本技术的拆分图图4为本技术的整体俯视图图5为本技术和内导体1俯视图图6为本技术的主视图图7为本技术的左视图图8为横电磁波小室中间段内导体宽度w与中间段特性阻抗Z1的关系图图9为横电磁波小室渐变段内导体末端的宽度v与整体特性阻抗Z0的关系图图10为本技术仿真的回波损耗S11曲线图图11为本技术仿真的插入损耗损耗S21曲线图图12为本技术仿真的驻波比VSWR曲线图图13为本技术在不同高度处电场垂直分量归一化曲线图图14为本技术在不同宽度处电场垂直分量归一化曲线图附图标注说明：1、内导体，2、外导体，11、中间段内导体，12、渐变段内导体，21、中间段外导体，22、渐变段外导体，3、铁氧体条。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细地说明。但应当理解本技术的保护范围并不受具体实施方式的限制。设计原理：对横电磁波小室工作频率影响较大的高次模主要是TE模，即纵向磁场分量Hz的影响较大，而Hz与电流密度Js的关系为:其中，Js为沿横向方向的电流密度。因此，通过抑制横向电流可以减少纵向磁场分量，从而抑制TE高次模的产生。并在纵向槽上添加铁氧体条3以防止电磁波泄漏，实现了较好的屏蔽作用。在三维电磁仿真软件(采用三维直角坐标系下时域有限差分(FDTD)方法)中建立该新型横电磁波小室的仿真模型，利用三维电磁仿真软件计算其回波损耗S11、插入损耗S21和驻波比VSWR，最后对横电磁波小室的电场均匀性进行分析。图1为IEC61967-2标准的横电磁波小室，包含外导体2和内导体1，外导体2包括方形结构的中间段外导体21和中间段两端呈锥形结构过渡的渐变段外导体22，中间段外导体21和渐变段外导体22同轴，且围成一个小室；内导体1为沿外导体2轴向方向设置的一块扁平的芯板，分为中间段内导体11和渐变段内导体12，内导体1长度与外导体2长度相同。IEC61967-2标准的横电磁波小室横截面尺寸为152mm×99mm，纵向长度为338mm，即中间段外导体21长度L0＝152mm、宽度a＝152mm、高度b＝99mm，渐变段外导体的长度L1＝93mm，可用频率从DC至1GHz，被测物最大尺寸为6cm×6cm×1cm。图2为本技术中的横电磁波小室的立体图，也是在三维电磁仿真软件中建立的横电磁波小室仿真模型，三维直角坐标系的原点在横电磁波小室中心对称点上,x方向为该模型横截面的水平方向，y方向为该模型横截面的垂直方向，z方向为该模型的水平方向。该横电磁波小室的外导体2和内导体1尺寸与图1中标准横电磁波小室的尺寸相同。本技术中的外导体2是单层PCB板，材质为FR4，分为介质板层和金属层，介质板层厚度为1mm，金属层厚度为35μm；内导体1厚度为t＝1mm，材质为铜；中间段外导体21四周的金属层上均匀分布有相互平行的纵向槽，每条纵向槽上都填充有铁氧体条3。图3为本技术的拆分图，横电磁波小室由中间段外导体21、渐变段外导体22、中间段内导体11、渐变段内导体12和铁本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种加载铁氧体的PCB型横电磁波小室，其特征在于：包含外导体(2)和内导体(1)，所述的外导体(2)包括方形结构的中间段外导体(21)和呈锥形结构过渡的渐变段外导体(22)，中间段外导体(21)和渐变段外导体(22)同轴，且围成一个小室；所述的内导体(1)为沿外导体(2)轴向方向设置的一块扁平的芯板，分为方形结构的中间段内导体 (11)和等腰梯形结构的渐变段内导体 (12)，内导体(1)长度与外导体(2)长度相同，所述的芯板为铜板或铝板中的一种；所述的外导体(2)为单层PCB板，分为介质板层和金属板层，介质板层位于小室内壁，金属板层位于小室外壁，介质板层厚度为1mm，中间段外导体(21)四周的金属层上设有若干相互平行的纵向槽，纵向槽长度与中间段外导体(21)轴向长度相同，高度与金属层厚度相同，且纵向槽内填充有铁氧体条(3)。

【技术特征摘要】
1.一种加载铁氧体的PCB型横电磁波小室，其特征在于：包含外导体(2)和内导体(1)，所述的外导体(2)包括方形结构的中间段外导体(21)和呈锥形结构过渡的渐变段外导体(22)，中间段外导体(21)和渐变段外导体(22)同轴，且围成一个小室；所述的内导体(1)为沿外导体(2)轴向方向设置的一块扁平的芯板，分为方形结构的中间段内导体(11)和等腰梯形结构的渐变段内导体(12)，内导体(1)长度与外导体(2)长度相同，所述的芯板为铜板或铝板中的一种；所述的外导体(2)为单层PCB板，分为介质板层和金属板层，介质板层位于小室内壁，金属板层位于小室外壁，介质板层厚度为1mm，中间段外导体(21)四周的金属层上设有若干相互平行的纵向槽，纵向槽长度与中间段外导体(21)轴向长度相同，高度与金属层厚度相同，且纵向槽内填充有铁氧体条(3)。2.根据权利要求1所述的一种加载铁氧体的PCB型横电磁波小室，其特征在于：所述的金属层厚度为35μm。3.根据权利要求1或2所述的一种加载铁氧体的PCB型横电磁波小室，其特征在于：所述的芯板是厚度为1mm的铜板。4.根据权利要求1所述的一种加载铁氧体的PCB型横电磁波小室，其特征在于：所述的中间段外导体(21)...

【专利技术属性】
技术研发人员：万发雨，陈军，赵丹，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：新型
国别省市：江苏,32