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软磁性金属和铁氧体复合材料的电磁屏蔽性能应用在无线电频率范围内的噪声抑制

摘要：研究了抽象的电磁屏蔽性能的软磁性金属合金片（铁铝硅）和镍锌铁氧体复合材料的宽带和高频噪声的有效抑制。在软磁复合材料中，随着镍锌铁氧体材料的含量增加，所损失的最大值被转移了到高频率。50% 和 70%的铁素体含量的复合材料表现出宽波段的吸收特性。宽带特性而导致的假想的渗透性和两种复合材料的介电常数之间的重叠扩展共振频率范围从 2 到 10 千兆赫。

关键字铁氧体。软磁性。复合材料。电磁屏蔽。无线电频率

1 引言

最小化在无线电频率 (RF) 范围内的电磁干扰 (EMI) 是一种被需要的技术，发展迅速。有很多系统通过线束和底板电缆与连接之间的噪声源。活性成分可以作为噪声的来源和易于受到影响。快速的 CMOS 器件开关时间可以导致令人难以置信的噪音系统。噪声通常是由组成串扰、 电源供应扣球、 瞬态噪声和地面反弹组成。电磁噪声可以利用屏蔽材料最小化和抑制。尽管在电子设备种类繁多的实际应用中，高性能屏蔽材料是一贯要求，可以满足从最近的应用程序的要求。为了实现高屏蔽性能的射频噪声抑制方法，EMI 屏蔽材料宽带吸收特性有必要。在无线电频率范围内有效的屏蔽，应该控制屏蔽材料的内在属性。这项研究中，对金属和铁氧体软磁复合材料进行了研究，其材料的参数与电-磁屏蔽性能相关。

2 实验程序

2.1 样品的制备

平均厚度的铁铝硅合金片可以产生深度和大长径比20 2 mu; m 的机械研磨的颗粒衍生物合金的镍锌铁氧体粉体平均粒径是sim;1 mu; m ，它的形状是球形的。饱和磁化强度和矫顽力的片粉末分别是 135 emu/g 和 5 Oe。片状粉末和Ni-Zn铁氧体粉末和硅橡胶混合在一个玛瑙研钵。混合粉末和粘结剂的重量比保持恒定比例90:10。混合物和粘结剂被压在单轴环形模具中。在成型样品，软磁片是面向与平面平行剪切面所产生的压应力。

2.2 表征

该实验测量设置包括休利特-帕卡德矢量网络分析仪 (VNA) HP8720C (50 MHz – 50 GHz) 合成的扫频信号源与 S 参数测试集。同轴线样品架连接到矢量网络分析仪。持有人与矢量网络分析仪，我们测量 S 参数中从 45 兆赫至 18 千兆赫的频率范围。测量的圆环形状的样品大小是 3 times; 7 times; 1 毫米 （内径 times; 外径 times; 厚度）。所有这些组件有一个50 [1]的特性阻抗，以防止不匹配。在全二端口测量反射和反式-任务每个端口，矢量网络分析仪进行了校核。用同轴反射法和同轴反式-任务方法，分别评价所损耗和传输损耗。材料参数的计算即复磁导率和介电常数测量S参数使用模拟程序的反射/传输Nicolson-Ross模型。

3.结果与讨论

Fig. 1 Spectra of reflection loss of the ferrite-flake composites with different content of ferrite

Fig. 2 Spectra of (a) real and (b) imaginary permeability for the ferrite-flake composites

图 1 显示了所损失的环形样品不同配比的铁素体和铁铝硅合金片的频率依赖性。100 %铁-铝-硅合金片聚合物复合材料最大的共振峰在 2.4 g h z ，100%铁氧体聚合物复合材料的最大峰值在 18 GHz 以上。这意味着磁共振和介电共振谐振峰叠加,使得扩展到更高的频率范围。因此,它的宽带特性极可能是由50 - 70%铁氧体复合材料扩展共振的重叠虚构的磁导率和介电常数造成的。

图2和图3的复磁导率和复介电常数相比铁氧体复合材料具有不同的内容。复磁导率和复介电常数理论计算从S参数利用Nicolson-Ross模型。真正的磁导率mu;r(图2(a))的复合材料显示,而高依赖频率低于5 GHz和假想的磁导率mu;r,(图。2(b))显示扩展10 GHz频率依赖性。真正的介电常数εr(图3(一个)显示整个频率范围变化不大，和假想的介电常数εr(图3(b))显示也接近常数。除了50和70%铁氧体复合材料在很大程度上依赖于频率范围从sim;2 到18GHz。50 - 70%铁氧体复合材料显示,假想的渗透率mu;r和假想的介电常数εr /研磨/频率范围从sim;2到10 GHz。这意味着磁共振和介电共振谐振峰叠加,使得扩展到更高的频率范围。因此，它的宽带特性极可能是由50 - 70%铁氧体复合材料扩展共振的重叠虚构的磁导率和介电常数造成的。

4 结论

铁氧体片复合材料，反射损失转移到高频率的最大值与Ni-Zn铁氧体含量的增加有关。100 %铁-铝-硅合金片复合材料具有高渗透性和高的介电常数，展出共振峰频率相对较低的 2.4 g h z，而低渗透率的 100%铁氧体复合材料在高频率 10 GHz 以上表明锐共振峰。50 和 70%的铁氧体复合材料表现出宽波段频率依赖性吸收。由于两种复合材料的介电常数与想象中的渗透率超过-搭接的频率范围从 sim;2 到 10 GHz，宽带特性可能会引起软磁性金属和铁氧体复合材料的扩展共振。

作者感谢商务、 工业和能源部支持这项工作。这项工作在日本和韩国是核心支持的大学计划。

引用

1.L.Bosley,K.P.Slattery,D,Canestrari 和 J.Trent,TheInternational 杂志的微电路和电子封装，18、 350 （1995 年）。

2.S. Shahparnia和O.M. Ramahi,IEEE电磁兼容性46、 580 汇刊 （2004 年）。

3.S.贝里，电磁学，计算国际会议 （IEE 出版者，1991年），p.101。

4.S.Yoshida，M.佐藤 E.菅原和岛田保华，应用物理学，85、 4636 学报 （1999 年）。

5.K.近藤、 T.千叶、 H.小野和美国 Yoshida，应用物理学，93、 7130 杂志 （2003 年）。S

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