雙層加載電路板屏蔽腔屏蔽效能研究（二）

　　2.2 介質板與第二層孔縫之間的距離對屏蔽效能的影響

　　介質板尺寸不變為300 mm×120 mm×1 mm.內層孔到加載PCB 板的距離q 變化。在這里q 分別取50 mm,100 mm 和290 mm,最后和沒有PCB 板的情況做對比。

　　由圖5 可知，在給定頻率范圍內，介質板離第二層孔縫越遠，屏蔽效能越低。當介質板離第二層孔縫50 mm的時候，大部分耦合場發生反射，耦合出腔體，因此第二層腔體中心場強是最小的，屏蔽效能是最大的，隨著距離的增大，腔體中心場強也逐漸增大，當增加到290 mm的時候，腔體中心場強達到最大值，與無介質板時的場強接近，屏蔽效能也與無介質板時接近。

　　2.3 介質板數量對屏蔽效能的影響

　　介質板大小均為300 mm×120 mm×1 mm,當只有一塊介質板的時候，放置在距第二層孔縫100 mm 的地方，即圖1 中q=100 mm 的地方;當有兩塊介質板的時候，放置在距離第二層孔縫50 mm 和100 mm 的地方，即圖1 中q=50 mm 和q=100 mm 的地方，當有三塊介質板的時候，放置在距離第二層孔縫50 mm,100 mm 和150 mm 的地方，即圖1 中q=50 mm,q=100 mm 和q=150 mm的地方。仿真結果如圖6所示。

　　由圖6 可以看出，隨著介質板數量的增加，腔體中心位置的屏蔽效能有所增加。

　　2.4 介質板不同放置方式對屏蔽效能的影響

　　介質板大小不變，以下面三種不同的方式放置：與第二層孔縫平行，放置在距離地二層孔縫100 mm的位置;與側面平行，放置在垂直于孔縫長邊中央的位置;與地面平行，放置在垂直于孔縫短邊中央的位置。三種放置方式如圖7所示。

　　三種情況仿真結果如圖8所示。

　　由圖8可知，介質板平行與地面放置時屏蔽效能最差，其他兩種放置方式對屏蔽效能影響不大。

　　3 加載集成運算放大電路板對屏蔽效能的影響

　　實際的印制電路板和等效的宏觀介質板還是存在一定的差異，在這里，將宏觀介質板替換為集成運算放大電路板，如圖9所示。

　　對比介質板和電路板在屏蔽腔中對屏蔽效能的影響，設置介質板大小與電路板相同，均為75.59 mm×25.69 mm×0.711 2 mm,均將模型放置在屏蔽腔后腔中心距z 軸原點-99.288 8 mm 的位置，此處介質板為前面提到的電導率為σ = 0.22 S - m-1 介電常數為εr = 2.65 的宏觀介質板，印制電路板采用圖9所示的加載集成運算放大電路的電路板。運用CST,將電路板的PCB模型導入到CST的微波工作室中，經過仿真后，其結果如圖10所示。

　　由圖10 可知，在大小、厚度、放置位置相同的情況下，宏觀介質板和印制電路板得到的屏蔽效能相差不大，即用宏觀介質板等效替代印制電路板誤差較小。

　　加載印制電路板后腔體屏蔽效能主要表現在電路板表面電場強度的變化和表面電流的不同，通過CST仿真，得到下述結果。

　　3.1 電路板表面電場

　　從由圖11 和圖12 可知，無屏蔽時最大場強為11.070 7 V·m-1 ,有屏蔽時最大場強為0.164 V·m-1 ,可見屏蔽腔對電路板起到了良好的屏蔽效果。并且相隔較近的導線之間容易引起高場強，如果沒有屏蔽，將會引起電路板的正常工作，嚴重時引起損壞。

　　3.2 電路板表面電流

　　在圖13 中，無屏蔽時電路板表面電流最大值為0.014 93 A·m-1 ,圖14中，有屏蔽時電路板表面電流最大值為2.091 8e - 005 A·m-1 ,明顯比無屏蔽時減小許多，說明屏蔽腔對電路板起到了良好的屏蔽效果。

　　4 結語

　　本文用傳輸線等效模型推出雙層加載電路板矩形腔體屏蔽效能的計算公式，通過仿真驗證了公式的正確性，并得出結論：在給定頻率范圍內，介質板越大，腔體屏蔽效能越高;介質板離第二層孔縫越近，屏蔽效能越高;介質板數量越多，屏蔽效能越高;介質板平行與地面放置時屏蔽效能最差，其他兩種放置方式對屏蔽效能影響差別不大。通過以上結論，在設計機殼時，可以通過對內部電路板的合理布局提高系統的屏蔽效能，同時，腔體內電路的響應頻率應當避開腔體的諧振頻率。在本文中，為了更加貼合實際應用，將等效介質板替換為加載集成運算放大電路的印制電路板模型，通過CST仿真，驗證了宏觀介質板等效代替印制電路板的有效性和相似性，并且驗證了屏蔽腔體對內部電路板良好的屏蔽效果以及屏蔽腔體對電路板功能的影響。