射频垫片的测试和应用

　　0　引言

　　近年来,随着石油、化工、钢铁、核电、造船、航天等大工业的发展,测量和控制及数字数据通信,工业控制系统的现场总线以及计算机集成化、网络化的大面积、宽范围的应用,很多国际国内标准对电缆和安装附件均提出了严格的规范和要求。例如,在IEC 61326—2~5:2006等标准中,即对电缆的长度、与屏蔽层的连接、安装方式以及金属夹具等都作了详细的规定。电缆作为最常用和最必需的部件,在经过各个船舱和屏蔽层时,如何安装并保证质量,关系到各种控制信号和通讯信号的及时、安全与可靠传输。电缆、导电橡胶、射频垫片和夹紧装置作为一个部件的测试,在国内还没有国家标准和相应的测试记录,我们参考了DNV(挪威船级社)对一个德国公司相似产品的测试方法,按照EN标准和屏蔽室测试方法进行了相似的试验。目前检测报告已提交DNV,DNV已正式受理。

　　1　工作频率

　　电缆在传输和接收各种控制信号和通讯信号的同时会产生传导耦合,当导线经过具有噪声干扰环境时,拾取噪声并传入到电路中,以路的形式直接传播,对电子设备形成的干扰十分严重,有些甚至会引起误动作。因此在工作频段内防止和抑制干扰成为首要问题。合适的导电橡胶、射频垫片和夹紧装置部件可以有效的降低和抑制干扰,并防止或延缓各种电腐蚀或化学腐蚀。在不知道工作频率的情况下选用射频垫片,具有很大的随意性。在很宽的频带内,许多垫片都可提供很高的屏蔽效能。在10 kHz~18 GHz频段内获得100 dB的屏蔽效能。这将基本可以覆盖全频段的工作频率,除了极特殊场合,考虑到性价比,很少有人会用这样的垫片。在实际工作频段中,测试射频垫片的屏蔽效能,选择合适的射频垫片,是降低成本和提高性能的有效途径。在实际船用10 kHz~2 GHz工作频段中,更经济、更有效的做法是仅在超出极限值范围或出现敏感问题的频段内进行屏蔽。可以使用低成本材料制成的垫片,垫片放在关键的位置和适当的距离内,而不是放在一段连续的长度上。

　　2　衰减

　　一般导电橡胶屏蔽效能如表1所述。理论上,不同材料和形状的射频垫片在宽频带内的屏蔽效能值都可能超过100 dB甚至更高。只有射频垫片按照设计要求,合格地安装到具有良好的导电性的夹紧模块上,才会达到这样的效果。射频垫片接缝的衰减也极大地受材料特性,尤其是机械“紧密结合”度的影响,任何缝隙都可能造成屏蔽效能的降低,任何性能的降低都是由于低劣的设计或在导电性能较差的表面安装造成的。在没有良好安装的条件下,高性能的射频垫片将会减弱它的屏蔽效能。而在导电性较差的表面上,安装高性能的射频垫片也不能达到设计的屏蔽效能。因此,在得到射频垫片实际屏蔽效能的情况下,选择合适的导电性良好的夹紧模块,合格的安装,才能达到设计要求。任何环节的疏漏都会导致屏蔽效能的降低。我们测试的模块由2个半块拼合而成,中间带有芯棒。模块上有多层可拨橡胶层,孔径可根据电缆/管道外径在一定范围内调整。模块还设有导电箔,与每根电缆屏蔽层形成360°的低传输阻抗接触,因此感应干扰可通过框架接地。模块配有射频垫片,模块还配有压紧块和压紧块罩,该罩盖固定在压紧块上,可有效与机械“紧密结合”。