關(guān)于光通信模塊中電磁兼容結(jié)構(gòu)的研究與設(shè)計(jì)

1 引 言

隨著通信技術(shù)的發(fā)展，光模塊以及設(shè)備的數(shù)量和種類不斷增加，使電磁環(huán)境日益復(fù)雜，電磁污染越來越嚴(yán)重。在這種復(fù)雜的電磁環(huán)境中，如何減少各種電子設(shè)備之間的電磁騷擾，提高光模塊的電磁兼容性能，使各種設(shè)備可以共存并能正常工作，已成為電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)關(guān)鍵內(nèi)容。

電磁兼容EMC(Electromagnetic Compatibility)設(shè)計(jì)的目的是：電子設(shè)備或系統(tǒng)能在預(yù)期的電磁環(huán)境中正常工作，無性能降低或故障;同時，對該電磁環(huán)境不是一個污染源。為了實(shí)現(xiàn)電磁兼容，首先要分析形成電磁干擾的因素，才能找到解決問題的方法。

形成電磁干擾必須同時具備以下三因素：

① 電磁騷擾源，指產(chǎn)生電磁騷擾的元件、器件、設(shè)備、分系統(tǒng)、系統(tǒng)或自然現(xiàn)象。

② 耦合途徑或稱耦合通道，指把能量從騷擾源耦合(或傳輸)到敏感設(shè)備上的通路或媒介。

③ 敏感設(shè)備，指對電磁騷擾發(fā)生響應(yīng)的設(shè)備。

針對以上三個因素，有多種途徑可以抑制電磁干擾的影響，而從光模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，采用電磁屏蔽的方法來切斷電磁騷擾的耦合途徑，是改善其電磁兼容性能的關(guān)鍵而行之有效的技術(shù)手段之一。

2 電磁屏蔽結(jié)構(gòu)分析

2.1 屏蔽效能

電磁屏蔽就是對兩個空間區(qū)域之間進(jìn)行金屬的隔離，以控制電場、磁場和電磁波由一個區(qū)域?qū)α硪粋€區(qū)域的感應(yīng)和輻射。具體講，就是用屏蔽體將元部件、電路、組合件、電纜或整個系統(tǒng)的騷擾源包圍起來，防止騷擾電磁場向外擴(kuò)散；用屏蔽體將接收電路、設(shè)備或系統(tǒng)包圍起來，防止它們受到外界電磁場的影響。因?yàn)槠帘误w對來自導(dǎo)線、電纜、元部件、電路或系統(tǒng)等外部的騷擾電磁波和內(nèi)部電磁波均起著吸收能量、反射能量和抵消能量的作用，所以屏蔽體具有減弱騷擾的功能。2.2 屏蔽設(shè)計(jì)

有兩個因素會影響屏蔽體的屏蔽效能：第一，屏蔽體必須是完整的，表面可連續(xù)導(dǎo)電；第二，不能有直接穿透屏蔽體的導(dǎo)體，防止造成天線效應(yīng)。但是在實(shí)際應(yīng)用中屏蔽體上往往有散熱孔，或者屏蔽體本身由若干個零件組成，存在裝配間隙。

縫隙或孔洞是否會泄漏電磁波，取決于縫隙或孔洞相對于電磁波波長的尺寸。當(dāng)波長遠(yuǎn)大于孔縫尺寸時，并不會產(chǎn)生明顯的泄漏;當(dāng)孔縫尺寸等于半波長的整數(shù)倍時，電磁泄漏最大。一般要求孔縫尺寸小于最短波長的1/10～1/2。因此，當(dāng)騷擾的頻率較高時，波長較短，須關(guān)注這個問題。

對于裝配而成的屏蔽體，有以下幾種改善屏蔽效能的方式：

① 應(yīng)使接觸面盡量平整，以減小接觸阻抗。

② 在接觸面上增加彈性導(dǎo)電材料防止電磁波的縫隙泄漏。如導(dǎo)電泡棉或者金屬簧片襯墊。

③ 由螺釘聯(lián)接的組裝件，可減小安裝螺釘?shù)拈g距，以減小縫隙長度。

④ 將接觸面做成單止口或者雙止口的裝配方式，以增加屏蔽體密閉性，如圖1所示。

圖1 止口結(jié)構(gòu)示意圖

對于通風(fēng)孔的設(shè)計(jì)，可以使用幾個小圓孔代替一個大孔，并且保證通風(fēng)孔之間的間距大于1/2波長。如圖2所示。

圖2 通風(fēng)孔示意圖3 測試結(jié)果及分析

以公司產(chǎn)品為試驗(yàn)平臺，在XFP模塊管殼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中綜合運(yùn)用上述方法進(jìn)行優(yōu)化，制作出模塊樣品，并針對該樣品進(jìn)行了實(shí)際的測試。