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关于光通信模块中电磁兼容结构的研究与设计

作者:时间:2014-01-11来源:网络收藏

1 引 言

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/227026.htm

随着通信技术的发展,光模块以及设备的数量和种类不断增加,使电磁环境日益复杂,电磁污染越来越严重。在这种复杂的电磁环境中,如何减少各种电子设备之间的电磁骚扰,提高光模块的电磁兼容性能,使各种设备可以共存并能正常工作,已成为电子产品设计中的一项关键内容。

电磁兼容EMC(Electromagnetic Compatibility)设计的目的是:电子设备或系统能在预期的电磁环境中正常工作,无性能降低或故障;同时,对该电磁环境不是一个污染源。为了实现电磁兼容,首先要分析形成电磁干扰的因素,才能找到解决问题的方法。

形成电磁干扰必须同时具备以下三因素:

① 电磁骚扰源,指产生电磁骚扰的元件、器件、设备、分系统、系统或自然现象。

② 耦合途径或称耦合通道,指把能量从骚扰源耦合(或传输)到敏感设备上的通路或媒介。

③ 敏感设备,指对电磁骚扰发生响应的设备。

针对以上三个因素,有多种途径可以抑制电磁干扰的影响,而从光模块结构设计的角度出发,采用电磁屏蔽的方法来切断电磁骚扰的耦合途径,是改善其电磁兼容性能的关键而行之有效的技术手段之一。

2 电磁屏蔽结构分析

2.1 屏蔽效能

电磁屏蔽就是对两个空间区域之间进行金属的隔离,以控制电场、磁场和电磁波由一个区域对另一个区域的感应和辐射。具体讲,就是用屏蔽体将元部件、电路、组合件、电缆或整个系统的骚扰源包围起来,防止骚扰电磁场向外扩散;用屏蔽体将接收电路、设备或系统包围起来,防止它们受到外界电磁场的影响。因为屏蔽体对来自导线、电缆、元部件、电路或系统等外部的骚扰电磁波和内部电磁波均起着吸收能量、反射能量和抵消能量的作用,所以屏蔽体具有减弱骚扰的功能。2.2 屏蔽设计

有两个因素会影响屏蔽体的屏蔽效能:第一,屏蔽体必须是完整的,表面可连续导电;第二,不能有直接穿透屏蔽体的导体,防止造成天线效应。但是在实际应用中屏蔽体上往往有散热孔,或者屏蔽体本身由若干个零件组成,存在装配间隙。

缝隙或孔洞是否会泄漏电磁波,取决于缝隙或孔洞相对于电磁波波长的尺寸。当波长远大于孔缝尺寸时,并不会产生明显的泄漏;当孔缝尺寸等于半波长的整数倍时,电磁泄漏最大。一般要求孔缝尺寸小于最短波长的1/10~1/2。因此,当骚扰的频率较高时,波长较短,须关注这个问题。

对于装配而成的屏蔽体,有以下几种改善屏蔽效能的方式:

① 应使接触面尽量平整,以减小接触阻抗。

② 在接触面上增加弹性导电材料防止电磁波的缝隙泄漏。如导电泡棉或者金属簧片衬垫。

③ 由螺钉联接的组装件,可减小安装螺钉的间距,以减小缝隙长度。

④ 将接触面做成单止口或者双止口的装配方式,以增加屏蔽体密闭性,如图1所示。

关于光通信模块中电磁兼容结构的研究与设计

图1 止口结构示意图

对于通风孔的设计,可以使用几个小圆孔代替一个大孔,并且保证通风孔之间的间距大于1/2波长。如图2所示。

关于光通信模块中电磁兼容结构的研究与设计

图2 通风孔示意图3 测试结果及分析

以公司产品为试验平台,在XFP模块管壳结构设计中综合运用上述方法进行优化,制作出模块样品,并针对该样品进行了实际的测试。


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关键词: 光通信模块 电磁兼容结构
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