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EMC应用中的新型非金属损耗材料

2011-01-103100


    定性的讲,这种结果与Wright等人的看法是一致的,即片电容在低于100欧姆/平方时急剧下降,可以推测出:由于PPY完全覆盖了纤维,其电阻率占了主导地位[6]。低于100欧姆/平方的织物,片电容部分占纤维阻抗的主导地位。

    在620 MHz上进行的复阻抗测量是采用带状线组件对一系列的聚吡咯涂层织物(150至660欧姆/平方,不同基板)进行的。结果表明,平均的阻抗实部Z’为平均直流表面电阻率的64%到93%。利用这些数据和公式1可计算出片电容,由公式1得到的数值从高值1.15pF/sq变化到低值0.17pF/sq。这些结果和Wong等人得到的微波频段数据吻合的非常好,特别是他们采用了不同的基片材料和不同的聚吡咯沉积过程 。

    这里说明的所有织物是由不导电纤维和涂敷导电材料构成的,织物的近似体电阻可以通过表面电阻率和织物厚度t相乘来获得,即
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    这样使得直流体电导率为σ= 1/Rst,迄今为止最高的体电导率是?5S/cm。作为参考,最新的、典型的聚吡咯导电涂料体电阻率估计是170S/cm 。
     如果我们进一步假设表面电阻率可以用参考文献2中与频率相关的实阻抗取代,那么体电阻率就可以用一个简化的与频率相关的式子来表示,即:
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从而可以写出屏蔽效能的吸收部分:
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    其中μ是织物磁导率,实际上就是自由空间的值。值得注意,因为聚吡咯涂层织物的Z’随着频率下降,它提供了附加吸收的频率相关性,特别是在GHz频段。
    屏蔽体的反射量可以按通常的下式计算:
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其中 是来波的阻抗, 由公式2计算。对于平面波来讲, 的值是377欧姆。
22欧姆/平方涂有PPY的玻璃织物的传输损耗
EMC应用中的新型非金属损耗材料
图4 涂有聚吡咯涂层的编织玻璃织物(22欧姆/平方)在2-18GHz范围内的传输损耗

    再观察,由于聚吡咯涂层织物的 随着频率下降,屏蔽体的反射应该不随着频率的增加而下降。这与金属屏蔽体是不同的,因为金属阻抗通常随着频率的增加而增加导致反射降低。实际上,Wong等人发现阻性大的聚吡咯织物表现出更大的电容,对频率表现出明显正向的依从性 。就像图4的例子(22欧姆/平方,编织玻璃),聚吡咯涂层织物的传输损耗在2-18GHz范围内非常平滑,使得这些织物非常适合于宽带应用。

    这些薄的屏蔽体的再反射也可以计算出来,除非要屏蔽掉一个规模大的磁场,否则一般情况下再反射是可以忽略的 。在低频时薄的、非磁性金属的聚吡咯涂层无法屏蔽磁场。简单提一下,使用非导电、磁性粉末涂层的织物最近已经研制出来,可以改变织物的磁导率特性 。

     图2所示的屏蔽数据是由六种不同的聚吡咯涂层无纺织物样本得到的,是由Sparavigna 等人在800MHz计算出来的。能吸收总电磁波的15%至20.5%,是以插入损耗dB来进行测量的(事实上百分比是通过取对数比率计算出来的)。相反,薄的金属化织物由于反射降低了屏蔽,在这个频率上大约只有百分之几 。
50欧姆:10%传输,50%反射,40%吸收/散射
EMC应用中的新型非金属损耗材料
图5 2~18GHz范围内,50欧姆/平方聚酯斜纹布(0.5mm厚)的传输、反射和吸收损耗的试验测试结果

200欧姆:40%传输,15%反射,45%吸收/散射
EMC应用中的新型非金属损耗材料
图6 2~18GHz范围内,200欧姆/平方聚酯斜纹布(0.5mm厚)的传输、反射和吸收损耗的试验测试结果
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