CN110248529A - 一种电磁屏蔽罩 - Google Patents

Abstract

本发明涉电磁屏蔽技术。本发明公开了一种电磁屏蔽罩，包括介质基板和附着在介质基板两面的导电带，所述导电带具有开槽结构，导电带围成的区域中介质基板上设置有通孔；所述导电带分为n段，每段导电带具有闭合回路，每段导电带之间有间隙，n为整数，n≥2。本发明的有益效果是，采用双层导电带和开槽结构，提高了电磁波屏蔽效果，电磁波以不同的极化方式以及角度入射时，可以在较大的带宽达到较高的屏蔽效能。通过导电带分段和调整介质开孔的大小可以在一定程度上调节该结构的工作频率，增加了设计灵活性。而且，介质开孔使得该结构可以具有良好的通风散热效果。本发明特别适合用于5G通信相关设备的屏蔽需要，有利于提高设备性能。

Description

一种电磁屏蔽罩

技术领域

本发明涉及电磁兼容技术，特别涉及电磁屏蔽技术，具体而言，涉及一种采用频率选择表面技术，具有通风散热功能的电磁屏蔽罩。

背景技术

电磁屏蔽技术对提高电子设备的电磁兼容性具有重要意义。电磁屏蔽层是防止外界电磁波对电子设备造成干扰以及避免电子设备自身对外产生电磁辐射的重要手段。

由于电子设备内部的结构复杂，电磁波在传播过程中会发生不同的反射，电磁屏蔽层(罩)需要对以不同极化方式和不同角度入射的电磁波都具有良好的屏蔽特性。

另一方面，电子设备在工作时会产生大量的热，长期在过热的环境中工作会导致电子元件性能恶化，使用寿命大大减少，因此需要在电磁屏蔽罩上开通风孔阵用于通风散热。

传统的金属屏蔽罩，是由金属薄板构成，开孔会导致其屏蔽效能随频率增大而减小，至截止频率时甚至完全失效，因此开孔金属屏蔽罩比较适用于从低频到某一特定频点间的连续频段屏蔽。

基于频率选择表面技术的电磁屏蔽罩能实现对单个或者多个特定频段的电磁屏蔽，可帮助电子设备实现在接收外部信号的同时避免内部通信信号泄露，因此具有重要的工程意义。

由于频率选择表面结构自身性能受入射波的角度以及极化方式影响的特点，导致了现有基于频率选择表面技术的电磁屏蔽罩存在以下问题：

1)没有经过特殊设计的频率选择表面结构对入射角度和极化方式敏感，只在某些特定的入射角度和极化方式下具有良好的屏蔽性能，不适用于实际工程应用；

2)小型化是提高频率选择表面入射角度稳定性和极化方式稳定性的常用技术，但是小型化会导致金属层的相对面积增加，因此在开有散热孔的情况下不太适用，这也导致了现有工作很少研究开孔散热型频率选择表面；

3)电磁波以不同的极化方式以及角度入射时，难以在较大的带宽达到较高的屏蔽效能。

而本发明中的基于频率选择表面技术的散热开孔型电磁屏蔽罩，在对入射角度和极化方式不敏感的圆环基础上提出了创新型结构，从而具有以下优点：

1)电磁波以不同的极化方式以及角度入射时，可以在较大的带宽达到较高的屏蔽效能；

2)通过金属条分段和介质开孔，可以一定程度上调整谐振频率，提高屏蔽效能；

3)通过调整金属条分段和尺寸，可对不同频段的电磁波进行屏蔽，例如更高或更低的频段。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种电磁屏蔽罩，该屏蔽层对电磁波极化方式和入射角度的敏感性较低，在兼顾散热的条件下提高电磁波屏蔽效果。

为了实现上述目的，根据本发明具体实施方式的一个方面，提供了一种电磁屏蔽罩，包括介质基板和附着在介质基板两面的导电带，其特征在于，所述导电带具有开槽结构，导电带围成的区域中介质基板上设置有通孔；所述导电带分为n段，每段导电带具有闭合回路，每段导电带之间有间隙，n为整数，n≥2。

在某些实施例中，所述介质基板两面的导电带形状相同并相互对齐。

在某些实施例中，所述导电带在介质基板上周期性分布。

在某些实施例中，所述导电带在介质基板上密集分布。

在某些实施例中，所述通孔与导电带相切。

在某些实施例中，所述导电带围成的区域为圆形。

在某些实施例中，所述通孔为圆形通孔或正多边形通孔。

在某些实施例中，n＝4，且每段导电带长度相同

在某些实施例中，所述导电带围成的区域为正多边形。

在某些实施例中，所述正多边形为正三角形或正四边形或正六边形。

本发明的有益效果是，采用双层导电带和开槽结构，提高了电磁波屏蔽效果，电磁波以不同的极化方式以及角度入射时，可以在较大的带宽达到较高的屏蔽效能。通过导电带分段和调整介质开孔的大小可以在一定程度上调节该结构的工作频率，增加了设计灵活性。而且，介质开孔使得该结构可以具有良好的通风散热效果。进一步选择优化的导电带形状，能够进一步降低屏蔽结构对电磁波的方向敏感性和极化方式的敏感性。

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的具体实施方式、示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1实施例1电磁屏蔽罩的一个结构单元示意图；

图2是图1的左视图；

图3是图1的后视图；

图4是实施例1电磁屏蔽罩局部结构示意图；

图5实施例1电磁屏蔽罩TE波的仿真屏蔽效能特性曲线图

图6实施例1电磁屏蔽罩TM波的仿真屏蔽效能特性曲线图

图7是实施例2结构单元示意图；

图8是实施例2的电磁屏蔽罩局部结构示意图；

图9是实施例2的另一种结构单元示意图。

图中：

1——导电带；

2——介质基板；

10——开槽结构；

20——通孔。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的具体实施方式、实施例以及其中的特征可以相互组合。现将参考附图并结合以下内容详细说明本发明。

为了使本领域技术人员更好的理解本发明方案，下面将结合本发明具体实施方式、实施例中的附图，对本发明具体实施方式、实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的具体实施方式、实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施方式、实施例，都应当属于本发明保护的范围。

本发明所述的频率选择表面(Frequency Selective Surface，FSS)属于一种人工电磁材料，其结构形式通常是一种二维周期阵列结构，就其本质而言是一个空间滤波器，与电磁波相互作用表现出明显的带通或带阻的滤波特性。FSS具有特定的频率选择作用而被广泛地应用于微波、红外至可见光波段。

频率选择表面一般分为两种类型：

贴片类型(介质类型)，贴片类型是在介质基板表面周期性的标贴相同形状的导电单元(或称为导电带)，一般而言是作为带阻型滤波器的；低频透射，高频反射；

开槽类型(波导类型)，开槽类型是在介质基板的金属面上周期性的开一些槽孔，相应频率特性上看是一种带通型频率选择表面；低频反射，高频透射。

本发明的电磁屏蔽罩，是一种基于频率选择表面的电磁屏蔽罩，包括介质基板和附着在介质基板两面的导电带。这是一种双面结构的频率选择表面，可以看成是一种准三维结构(或2.5维结构)。介质基板两面的导电带配置关系可以作为一种调节频率选择表面性能的参数，不但增加了电磁屏蔽罩的设计灵活性，还进一步提高了电磁屏蔽效果。

本发明的电磁屏蔽罩中，导电带具有开槽结构，开槽形状通常与导电带形状匹配。如直线型导电带，开槽形状通常也是直线型；弧形导电带，开槽形状通常也是相应的弧形。开槽结构参数，包括开槽宽度、长度、以及形状都可以影响电磁屏蔽罩性能，这也进一步增加了设计的灵活性，为提高屏蔽效果增加了选择手段。

本发明的电磁屏蔽罩，考虑到散热性能，在导电带围成的区域中介质基板上设置有通孔，可以用于通风散热。

本发明的电磁屏蔽罩，导电带分为n段，每段导电带都具有闭合回路，每段导电带之间有间隙，n为整数，n≥2。该结构特征可以使导电带进一步小型化，能够提高屏蔽效果，特别有利于高频段的电磁屏蔽。n的具体数字，可以根据需要进行屏蔽的电磁波频率进行选择，通常n的数字越大(分段越多)适用的频率越高。导电带的分段通常采用等分的方式，也就是每段导电带长度相同，这样分段可以简化设计和加工，特别是对于形状比较规则的导电带，如圆环形导电带、正多边形导电带等。当然，采用非等分的分段方式也是可以的。

实施例

图1、图2和图3示出了本例电磁屏蔽罩的一个单元结构，这是一个边长为a的正方形结构单元，其中导电带1是由介质基板2上的金属层通过刻蚀工艺形成的。整个电磁屏蔽罩由这个结构单元周期性排列构成，如图4所示，图中导电带1之间的最近距离为d。

由图4，也可以看成是导电带1在介质基板上周期性分布构成的。

本例电磁屏蔽罩由介质基板2和附着在介质基板两面，结构形状完全相同并相互对齐的圆环形导电带1构成，如图1和图3所示。

本例导电带1具有开槽结构10，导电带1围成的区域中介质基板2上设置了与导电带1相切的圆形通孔20，如图1、图3和图4所示。圆形通孔20与导电带1相切，可以充分利用介质基板面积，开设更大的通孔，有利于增强通风散热功能。

由图1和图3中可见，导电带1分为A、B、C、D四段，每段导电带1中心的开槽使每段导电带1构成闭合回路，每段导电带1之间间隙为g，导电带1宽度都是w。忽略间隙g的宽度，每段导电带都可以看成是弧长相同的1/4个圆弧，导电带1的开槽结构10也是与导电带1相应的圆弧形，导电带1围成的区域为圆形。由图1和图3可见，导电带1内弧半径为R1，外弧半径为R2，正方形介质基板2边长为a，导电带1距离单元边际的最短距离为d/2。

这种分段结构有利于调整工作频段，提高高频段的屏蔽性能；开槽结构可以改善介质基板2上的金属层电流流动路径，减少金属层的相对面积，有利于提高屏蔽结构对电磁波入射方向和极化方式的稳定性，降低敏感性，进一步提高电磁屏蔽罩性能。

本例电磁屏蔽罩，采用了双面结构的频率选择表面，结合优选的圆环形导电带、分段结构和开槽结构，电磁屏蔽性能得到了加强；采用开孔结构增加了电磁屏蔽罩的通风散热功能，圆环形导电带进一步优化了通孔面积，在保证电磁屏蔽效果的前提条件下，增强了通风散热性能，特别值得一提的是，双层圆环形导电带结合分段、开槽结构，大大提升了高频段的电磁屏蔽性能，介质基板厚度t除了应当满足强度要求外，可以通过调整介质基板厚度t调节电磁屏蔽性能。介质基板介电常数等电学参数对电磁屏蔽性能也有影响，可以根据具体应用环境，如工作频段等进行选择。

本例电磁屏蔽罩的仿真结果如图5和图6所示，可以看出无论电磁波是以TE极化还是TM极化方式入射，当入射角不大于60°时，28GHz处的SE大于30dB，且电磁屏蔽效能参数SE＝30dB的带宽大于2GHz。该频段正处于我国5G通信频段范围，本发明这种圆环形分段开槽结构的电磁屏蔽罩，特别适合5G通信设备的电磁屏蔽，能够有利于提升我国5G通信相关产品的性能，具有非常强烈的时代感和民族性。

实施例2

参见图7和图8，本例电磁屏蔽罩与实施例1不同的是，本例电磁屏蔽罩的结构单元中，导电带1的形状为正六边形，属于一种直线型导电带，导电带1的开槽结构10也是直线型，如图7和图8所示。

本例电磁屏蔽罩的其他结构可以参见实施例1的描述，此处不再赘述。

本例电磁屏蔽罩导电带可以采用密集分布的结构形式，有利于提高通孔面积，如图8所示。导电带围成的区域中，通孔20可以采用相应的正六边形通孔，通孔面积占据介质基板的比例可以进一步提高，有利于改善通风散热性能。

图9所示的采用与导电带相切的圆形通孔的结构，不及图7所示的正六边形通孔通风散热效果，但通孔20加工更方便。

本例这种直线型导电带，高频屏蔽性能和方向稳定性不及实施例1的圆环形导电带。

同样的，采用正四边形或正三角形结构的导电带，也可以实现密集分布的效果，其缺点同样是高频屏蔽效果和方向敏感性恶化。

Claims (10)

1.一种电磁屏蔽罩，包括介质基板和附着在介质基板两面的导电带，其特征在于，所述导电带具有开槽结构，导电带围成的区域中介质基板上设置有通孔；所述导电带分为n段，每段导电带具有闭合回路，每段导电带之间有间隙，n为整数，n≥2。

2.根据权利要求1所述的一种电磁屏蔽罩，其特征在于，所述介质基板两面的导电带形状相同并相互对齐。

3.根据权利要求2所述的一种电磁屏蔽罩，其特征在于，所述导电带在介质基板上周期性分布。

4.根据权利要求2所述的一种电磁屏蔽罩，其特征在于，所述导电带在介质基板上密集分布。

5.根据权利要求1所述的一种电磁屏蔽罩，其特征在于，所述通孔与导电带相切。

6.根据权利要求1～5任意一项所述的一种电磁屏蔽罩，其特征在于，所述导电带围成的区域为圆形。

7.根据权利要求6所述的一种电磁屏蔽罩，其特征在于，所述通孔为圆形通孔或正多边形通孔。

8.根据权利要求6所述的一种电磁屏蔽罩，其特征在于，n＝4，且每段导电带长度相同。

9.根据权利要求1～5任意一项所述的一种电磁屏蔽罩，其特征在于，所述导电带围成的区域为正多边形。

10.根据权利要求9所述的一种电磁屏蔽罩，其特征在于，所述正多边形为正三角形或正四边形或正六边形。