CN100593966C - 一种电磁波屏蔽方法及电磁波屏蔽罩 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电磁波屏蔽方法及电磁波屏蔽罩。为了解决现有技术中屏蔽罩造成内部元器件电磁波反射的问题，提出了一种电磁波屏蔽方法，其特征在于该方法包括，确定屏蔽罩内有源元件的位置，在所述屏蔽罩上相应于有源元件的部分开设至少一个通孔。本发明的有益效果在于，本发明通过简单的结构克服了现有技术中屏蔽罩内部电磁波反射造成的功率元器件输入、输出不准确，杂散性不高的问题，提高了电器元件的稳定性，节约成本。

Description

一种电磁波屏蔽方法及电磁波屏蔽罩

技术领域

本发明涉及电学领域，具体地讲是一种电磁波屏蔽罩及电磁波屏蔽方法。

背景技术

电磁兼容性(EMC)是指“一种器件、设备或系统的性能，它可以使其在自身环境下正常工作并且同时不会对此环境中任何其他设备产生强烈电磁干扰(IEEE C63.12-1987)。”对于无线收发设备来说，采用非连续频谱可部分实现EMC性能，但是很多有关的例子也表明EMC并不总是能够做到。例如在笔记本电脑和测试设备之间、打印机和台式电脑之间以及蜂窝电话、疗仪器之间和电器产品内部电路中的功能模块等都具有高频干扰，我们把这种干扰称为电磁干扰(EMI)。

EMC问题来源，有电器和电子设备工作时都会有间歇或连续性电压电流变化，有时变化速率还相当快，这样会导致在不同频率内或一个频带间产生电磁能量，而相应的电路则会将这种能量发射到周围的环境中。

EMI有两条途径离开或进入一个电路：辐射和传导。信号辐射是通过外壳的缝、槽、开孔或其他缺口泄漏出去；而信号传导则通过耦合到电源、信号和控制线上离开外壳，在开放的空间中自由辐射，从而产生干扰。

很多EMI抑制都采用外壳屏蔽的方式来实现，大多数时候下面这些简单原则可以有助于实现EMI屏蔽：从源头处降低干扰；通过屏蔽、过滤或接地将干扰产生电路隔离以及增强敏感电路的抗干扰能力等。

如今已有多种外壳屏蔽材料得到广泛使用，从金属罐、薄金属片和箔带到在导电织物或卷带上喷射涂层及镀层(如导电漆及锌线喷涂等)。利用上述材料构成的屏蔽罩内部的电路或者器件能够得到一定的屏蔽。

中国实用新型专利授权公告号CN2724378Y，实用新型名称为“电磁干扰屏蔽罩”，公开了一种在入口电路和主功率变换电路之间设置一屏蔽罩，使入口电路和主功率变换器空间隔离，以达到屏蔽的目的。

中国发明专利公开号CN1217132A，发明名称为“开缝的屏蔽罩”，该发明利用在屏蔽罩的四壁上开多个口，用于方便的安装于电路板上，其屏蔽罩的顶部开有多个均匀的开口，而该多个开口是用于散热和减轻重量所用。

在如图1所示的现有技术中屏蔽罩俯视图，现有的屏蔽罩110开槽120称为的工艺孔，该工艺孔有散热和点胶的用途，并且要尽量远离屏蔽罩110内的功率元器件上方。设计屏蔽罩的困难在于制造过程中不可避免会产生孔隙，而且设备运行过程中还会需要用到这些孔隙。制造、面板连线、通风口、外部监测窗口以及面板安装组件等都需要在屏蔽罩上打孔，从而大大降低了屏蔽性能。

而以上现有技术没有注意到，在屏蔽罩内部的有源功率元器件上，例如放大器，在工作时会产生相应的电磁波，而该电磁波可能会被屏蔽罩反射回屏蔽罩内的其他元器件上，造成干扰，或者反射回放大器的入口，造成入口新的输入，可能会影响到放大器的出口输出信号的准确性。而且现有技术中的开口都是用来散热和减轻重量所用，并且现有技术都认为这种开口会影响屏蔽效果，以至于使用上述的公式和方法规定开口的大小，以防止电磁波外泄。

以引入方式将上述技术内容合并于本申请。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电磁波屏蔽方法，用于解决现有技术中屏蔽罩造成内部电磁波反射，影响有源功率元器件的不足，将有源功率元器件的一部分电磁波泄露出所述屏蔽罩内，并防止外部的电磁波对屏蔽罩内的元器件产生过大的影响。

本发明的另一目的在于提供一种电磁波屏蔽罩，用于解决现有技术中屏蔽罩造成内部电磁波反射，影响有源功率元器件的不足，将有源功率元器件的一部分电磁波泄露出所述屏蔽罩内。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种电磁波屏蔽方法，该方法包括，确定屏蔽罩内有源元件的位置，在所述屏蔽罩上相应于有源元件正上方的部分开设至少一个通孔，其中，所述通孔的周长小于有源元件产生的电磁波的二次谐波波长的一半。

根据本发明所述的一种电磁波屏蔽方法的一个进一步的方面，在屏蔽罩与所述有源元件顶部最接近的部分开设通孔。

根据本发明所述的一种电磁波屏蔽方法的另一个进一步的方面，所述方法应用于手机、基站的有源元件的屏蔽罩上。

为了实现上述目的，本发明实施例还提供一种电磁波屏蔽罩，该屏蔽罩具有至少一个通孔，所述通孔位于所述屏蔽罩内部的有源元件正上方，其中，所述通孔的周长小于有源元件产生的电磁波的二次谐波波长的一半。

根据本发明所述的一种电磁波屏蔽罩的一个进一步的方面，所述通孔位于所述屏蔽罩与所述有源元件顶部最接近处。

根据本发明所述的一种电磁波屏蔽罩的另一个进一步的方面，所述屏蔽罩外罩于手机和/或基站的有源元件外部。

本发明实施例的有益效果在于，本发明通过简单的结构克服了现有技术中屏蔽罩内部电磁波反射造成的功率元器件输入、输出不准确，杂散性差的问题，提高了电器元件的稳定性，节约成本。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：

图1是现有技术中屏蔽罩俯视图；

图2是本发明屏蔽罩俯视图；

图3是现有技术中屏蔽罩造成电磁波反射的原理说明图；

图4是本发明屏蔽罩开通孔方法的具体实施例示意图；

图5是本发明测试手机电路板杂散信号的装置图；

图6是现有技术手机在GSM1800频率下发射传导杂散曲线的示意图；

图7是使用本发明的方法后手机在GSM1800频率下发射传导杂散曲线的示意图；

图8是本发明方法流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

本发明实施例提供一种电磁波屏蔽罩及电磁波屏蔽方法。以下结合附图对本发明进行详细说明。

如图2所示为本发明屏蔽罩俯视图，其中包括屏蔽罩210，工艺孔220，通孔230。所述工艺孔220有散热和点胶的作用，所述通孔230是防止有源元件的电磁波反射的通孔。所述通孔230的位置一般位于屏蔽罩210内的有源元器件(例如功率放大器)的正上方。

如图3所示为现有技术中屏蔽罩造成电磁波反射的原理说明图。包括电路板300，屏蔽罩310，电磁波340，有源元件350。所述电路板300用于承载电路元器件，其中包括有源元件350。所述屏蔽罩310置于所述电路板300上方，将所述电路元器件封闭于其内部。所述有源元件350在工作过程中产生如图所示的电磁波340，由于电磁波方向可能是多方向的，所以本图只作示意性描述，当有源元件350产生的电磁波如图所示向上传播，遇到屏蔽罩310后被屏蔽罩的内壁反射回内部，由于上述的反射造成了有源元件350的输入产生了增大，而相应的输出因此也有所增大，这对于体积越来越小的电路来说影响是很大的，并且该反射对于该屏蔽罩310内的其它元器件也都有影响。

如图4所示为本发明屏蔽罩开通孔方法的具体实施例示意图。包括电路板400，屏蔽罩410，通孔430，电磁波440，有源元件450。所述电路板400用于承载电路元器件，其中包括有源元件450。所述屏蔽罩410置于所述电路板400上方，将所述电路元器件封闭于其内部。所述有源元件450在工作过程中产生如图所示的电磁波440，由于电磁波方向可能是多方向的，所以本图只作示意性描述，当有源元件450产生的电磁波如图所示向上传播，遇到屏蔽罩410后被屏蔽罩的内壁反射回内部，但是其中有一部分电磁波440通过通孔430外泄到屏蔽罩410外部，这部分的电磁波440就不会对屏蔽罩410内部的元器件造成影响，从而减小了有源元件450产生的电磁波通过反射对屏蔽罩410内部元器件的影响。

通孔的大小需要针对所要屏蔽的信号进行计算。任一频率电磁波的波长为：波长(λ)＝光速(C)/频率(Hz)；

当通孔边的周长为波长(截止频率)的一半时，RF波开始衰减。通常发射频率越高衰减越严重，因为它的波长越短。当涉及到最高频率时，必须要考虑可能会出现的任何谐波，不过实际上只需考虑一次及二次谐波即可。所以通孔的周长既要使有源元件450产生的电磁波信号较少的反射回有源元件450或者其它元器件上，也要考虑产生的电磁波信号不会导致辐射杂散性能下降(即，对屏蔽罩410外的其它元器件的影响下降)。根据实验结果，通孔的周长要小于二次谐波波长的一半。

为了保证有源元件450产生的电磁波较少的反射，又要保证不会对外界元器件产生过大的影响，需要设计合适的通孔430的大小(即通孔430边的周长)，例如如果需要对1GHz(波长为300mm)的辐射衰减，则采用周长150mm的通孔将会开始产生衰减，因此当存在周长小于150mm的通孔时，1GHz辐射就会被衰减，因此有源元件450对外界元器件的影响就会减少，并且又能外泄一部分电磁波，减少电磁波的反射，从而减少电磁波反射对屏蔽罩410内部元器件的杂散影响。

下面用实验结果来说明本发明在手机PCB(Printed Circuit Board：印刷电路板)板上应用所取得的有益效果。

根据3GPP TS51.010 Conducted Spurious Emission GSM1800Tx的标准，手机信号的杂散信号功率必须在-30db以下，如图5所示为本发明测试手机电路板杂散信号的装置图，包括手机510，计算机520，衰减器530，陷波器540，放大器550和频谱仪560。所述计算机520与手机510相连接，所述衰减器530与手机510相连接，所述陷波器540与所述衰减器530相连接，所述放大器550与所述陷波器540相连接，所述频谱仪560与所述放大器550相连接，所述频谱仪560与所述计算机520相连接。

手机510的测试口通过射频电缆与衰减器530连接，衰减器530为宽频带6dB或者10dB衰减器，用来降低手机发射功率，来达到保护频谱仪560(接收机)的目的；手机产生的信号经过衰减器530后，通过一个陷波器540(高通滤波器)，滤去基波，而得到谐波信号，这也是为了频谱仪560的输入动态范围考虑；放大器550用来提高高频段的信噪比；频谱仪560(接收机)用来进行扫频测试谐波功率。所述计算机520用于向手机510发出拨号命令，接收频谱仪560的数据，生成杂散曲线。

测试时，先把手机510的射频通路接通，开机找网，然后或者通过计算机520控制或者直接拨号连通信号，注意：直接拨号的时候需要CMU200(仪器型号，一种综合测试仪)和功分器进行连接(本例中未示)；然后调节陷波器540的陷波范围，使之在所选中的频率上起到滤波效果，保留高次谐波分量；之后通过放大器550，进入频谱仪560进行测试，可以在选定的频点上测试其谐波是否满足要求，由计算机520将所述频谱仪560的数据读出并显示在计算机屏幕上。

图6所示为现有技术手机在GSM1800频率下发射传导杂散曲线的示意图，横轴为频率(GHz)，纵轴为手机的输出功率(dBm)，其中包括标准线61，63、64或66所示为不同频率下手机输出的杂散最大峰值功率。

如图6所示的实验结果，本实验测试的是GSM1800的发射传导杂散，因此测试设备对频率为1800MHz的信号采取了抑制措施，以便能准确的测出杂散信号的功率。

如图6所示，是现有技术中对手机PCB上进行测试的结果：

当手机信号频率是1.749GHz时，测试得到的手机输出杂散信号最大峰值功率是-42.106dBm(如62所示)；

当信号频率是3.494GHz时(二次谐波)，测试得到的手机输出杂散信号最大峰值功率是-33.4dBm(如63所示)；

当信号频率是5.242GHz时(三次谐波)，测试得到的手机输出杂散信号最大峰值功率是-50.579dBm(如64所示)；

当信号频率是6.991GHz时(四次谐波)，测试得到的手机输出杂散信号最大峰值功率是-31.2dBm(如65所示)；

当信号频率是10.484GHz时(五次谐波)，测试得到的最大峰值功率是-45.542dBm(如66所示)。

如图7所示是使用本发明的方法后手机在GSM1800频率下发射传导杂散曲线的示意图。结果如下：

当信号频率是1.749GHz时，测试得到的手机输出杂散信号最大峰值功率是-47.106dBm；

当信号频率是3.494GHz时，测试得到的手机输出杂散信号最大峰值功率是-51.080dBm(如71所示)；

当信号频率是5.242GHz时，测试得到的手机输出杂散信号最大峰值功率是-52.633dBm(如72所示)；

当信号频率是6.991GHz时，测试得到的手机输出杂散信号最大峰值功率是-31.2dBm(如73所示)；

当信号频率是10.484GHz时，消失在其它干扰信号中了，不会出现最大峰值功率了。

对比如图6和图7所示的试验数据，可以明显的看出，采用本发明的方法后的产品杂散性能的改善是非常明显的，例如，当手机的输出频率是3.494GHz的信号，效果是提高了17dB以上；或者是彻底的消除了该频率的信号产生的峰值功率，例如频率是10.484GHz的信号。同时对于两个测试图中的频率是6991.983968MHz的信号(图6中的65和图7中的73)基本没有影响，这是因为这个信号不是通过信号反馈的方式而形成的，所以这种降低杂散信号的方法对它没有改善作用。

经验证这种降低杂散信号的方法会提高产品的传导杂散性能(降低输出信号的杂散峰值功率)，尤其在高频段更为明显(最高频率12.75GHz)。

本发明不仅可以用于手机PCB板的屏蔽罩上，并且也同样可以用于其它电器产品上，例如基站等。

如图8所示为本发明方法流程图，步骤810，确定屏蔽罩内的有源元件位置。步骤820，在屏蔽罩上的相应于其内部有源元件的部分正上方开通孔，所述通孔边的周长小于二次谐波波长(截止频率)的一半。

本发明的有益效果在于，可以实现高性能小型化的产品，满足市场需求，并且成本低廉，克服屏蔽罩内部反射问题，提高元器件工作稳定性。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种电磁波屏蔽方法，其特征在于该方法包括，确定屏蔽罩内有源元件的位置，在所述屏蔽罩上相应于有源元件正上方的部分开设至少一个通孔，其中，所述通孔的周长小于有源元件产生的电磁波的二次谐波波长的一半。

2.根据权利要求1所述的一种电磁波屏蔽方法，其特征在于，在屏蔽罩与所述有源元件顶部最接近的部分开设通孔。

3.根据权利要求1所述的一种电磁波屏蔽方法，其特征在于，所述方法应用于手机、基站的有源元件的屏蔽罩上。

4.一种电磁波屏蔽罩，其特征在于该屏蔽罩具有至少一个通孔，所述通孔位于所述屏蔽罩内部的有源元件正上方，其中，所述通孔的周长小于有源元件产生的电磁波的二次谐波波长的一半。

5.根据权利要求4所述的一种电磁波屏蔽罩，其特征在于，所述通孔位于所述屏蔽罩与所述有源元件顶部最接近处。

6.根据权利要求4所述的一种电磁波屏蔽罩，其特征在于，所述屏蔽罩外罩于手机和/或基站的有源元件外部。

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