專利名稱：衰減電磁干擾的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電磁干擾(EMI)屏蔽，更具體而言，使用具有透明構(gòu)造的多層屏蔽基片來優(yōu)化在高于100MHz的頻率下，特別是更高頻率下的電磁干擾(EMI)衰減。
在一些情況下，需要屏蔽罩隔離靈敏裝置不受電磁輻射的影響，這些裝置包括核磁共振(NMR)成像、通訊裝置的電子測(cè)試和加密數(shù)據(jù)通訊。通常，電子設(shè)備的發(fā)射也需要包括在內(nèi)。EMI屏蔽經(jīng)常是通過在屏蔽罩壁上涂敷一層或多層金屬導(dǎo)電材料(例如，銅、鋁、青銅或者鋼)的連續(xù)涂層來實(shí)現(xiàn)。屏蔽層通常在單點(diǎn)接地，將屏蔽罩吸收的電磁能導(dǎo)入大地中。在這種導(dǎo)電屏蔽中沒有間隙是至關(guān)重要的，即使在存在諸如門或窗口等孔的位置也是如此。
通常在各種屏蔽罩上需要窗口，以便觀測(cè)者、管理人和操作技術(shù)員可以在屏蔽罩外面監(jiān)視在屏蔽罩內(nèi)發(fā)生的情況。在NMR成像中，也稱為磁共振成像(MRI)，病人和極為敏感的MRI設(shè)備都處于EMI屏蔽罩內(nèi)。這樣創(chuàng)造了無干擾環(huán)境，避免了在最終圖像中出現(xiàn)人為圖像或圖像缺陷。在EMI衰減裝置中設(shè)計(jì)的屏蔽柵和窗口的典型例子公開在美國專利號(hào)4701801、5012041、5017419、5239125和5295046中。
EMI/RFI屏蔽罩的窗口必須屏蔽，并與屏蔽罩壁存在連續(xù)電接觸。并且，窗口基片必須具有足夠的“透明性”并在某些情況下有“透音性”，允許控制人員在外面監(jiān)視。因此，需要使得窗口基片導(dǎo)致光學(xué)變形最小化。
包括單層或雙層屏蔽柵、光學(xué)透明的涂敷金屬的玻璃或透明塑料或其它導(dǎo)電材料、或上述物質(zhì)的組合等的窗口，在光學(xué)透明的同時(shí)應(yīng)用到衰減EMI。屏蔽效果依賴于各個(gè)參數(shù)，這些參數(shù)包括屏蔽柵網(wǎng)孔圖案、線徑、柵格數(shù)以及導(dǎo)電材料的厚度和種類。
使用屏蔽柵時(shí)，一個(gè)屏蔽效率因子(SE)是在每個(gè)單獨(dú)屏蔽柵的柵格線之間的的距離(g)的函數(shù)?？梢员硎緸橄率龇匠蘏E＝f(g)在g＝0時(shí)，電場(chǎng)衰減在高頻下增加?？墒?，這也導(dǎo)致最終基片的“透明性”和“透音性”的降低。
由一層屏蔽柵構(gòu)成的窗口具有一定EMI衰減能力，但在高于1MHz的頻率下，頻率每增大10的冪次方，該EMI衰減性能降低大約20dB。這表示在White Donald R.J的《電磁屏蔽材料及其性能》，1980年第二版(Don White consultants，Inc.，Gainesville，Virginia)。結(jié)果，隨著頻率明顯增加，從單屏蔽柵結(jié)構(gòu)透過明顯數(shù)量的電磁射線。
由兩層平行的屏蔽柵組成的窗口提高了衰減，這示例表示在公開于美國專利5012041中的雙屏蔽柵EMI窗口，被引用到這里作為參考。美國專利5012041指出，使用包括彼此電線尺寸不同和彼此間距不同的兩個(gè)平行屏蔽柵來衰減EMI并降低網(wǎng)紋圖形。
可是，本發(fā)明者發(fā)現(xiàn)在高于100MHz，特別是在1GHz到10GHz的頻率范圍，雙平行屏蔽柵結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的衰減性能發(fā)生異常。這種異常的發(fā)生是屏蔽柵分隔距離的函數(shù)，在分隔兩個(gè)平面屏蔽柵的距離等于入射電磁波的波長(λ)一半的整數(shù)倍時(shí)，這種異常尤其嚴(yán)重。這里波長由方程c＝fλ定義，c是光速，f是電磁波頻率。在這些情況下，在每個(gè)對(duì)應(yīng)頻率和及其整數(shù)倍，在屏蔽柵之間的空間構(gòu)成一個(gè)共振腔。這導(dǎo)致在共振頻率及其諧波位置或附近，EMI衰減性能顯著降低。這種共振傳播的存在造成成像器的問題，例如，對(duì)于研究目標(biāo)發(fā)出的信號(hào)，作為結(jié)果的傳遞射線可能是錯(cuò)誤的。并且，本發(fā)明者還發(fā)現(xiàn)可以在任何頻率發(fā)生共振傳播。作為這種共振發(fā)生現(xiàn)象的結(jié)果，在一定頻率下，與單屏蔽柵系統(tǒng)相比，雙屏蔽柵系統(tǒng)具有更差的衰減特性。
不考慮在屏蔽柵之間的相對(duì)分離距離，在雙屏蔽柵構(gòu)造上簡單添加附加屏蔽柵會(huì)產(chǎn)生相反作用。這是因?yàn)楦郊悠帘螙艜?huì)引入附加共振頻率，它是屏蔽柵之間距離的函數(shù)。
在技術(shù)上存在這樣的需要，即提供在高于100MHz的頻率下，特別是在1GHz到10GHz的頻率范圍，提高EMI衰減性能的方法和裝置，同時(shí)具有足夠的“透明性”和“透音性”特性。這些方法和裝置應(yīng)該使用商業(yè)化的材料，同時(shí)也應(yīng)該容易維修和替換。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種在各種頻率下衰減EMI的方法。本發(fā)明的一個(gè)特征是以預(yù)定構(gòu)造彼此相對(duì)并列布置由輕重量的、透明和透音的導(dǎo)電材料構(gòu)成的表面，以便第一系列材料衰減輸入的EMI，而第二系列進(jìn)一步衰減被衰減過的EMI。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是減少了諧振電磁波射線通過多層材料的傳播，從而優(yōu)化在高于10MHz的特定電磁輻射頻率下的性能。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一種裝置，它在頻率100MHz到10GHz下具有達(dá)到或超過100分貝(dB)的衰減水平的EMI屏蔽性能。本發(fā)明的一個(gè)特征是結(jié)合了多個(gè)由導(dǎo)電材料構(gòu)成的屏蔽柵。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是在透明和/或透音環(huán)境下，累計(jì)獲得高水平的EMI/RFI屏蔽性能。
本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供一種包括輕重量屏蔽柵或其它導(dǎo)電并光學(xué)透明的材料的EMI衰減裝置。本發(fā)明的一個(gè)特征是彼此相對(duì)并列布置屏蔽柵表面。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是組合了空腔，這些空腔阻礙了在感興趣的EMI頻率下的輻射電磁波共振和諧波，從而減少EMI在基片中的傳播。
簡而言之，本發(fā)明提供一種衰減EMI的裝置，包括一個(gè)在空間鄰近第二導(dǎo)電件布置的第一導(dǎo)電件；一個(gè)在空間鄰近所述第二導(dǎo)電件布置的第三導(dǎo)電件，其中所述第一導(dǎo)電件在空間與第二導(dǎo)電件間隔開的距離不同于所述第二導(dǎo)電件在空間與第三導(dǎo)電件間隔開的距離。
本發(fā)明也提供一種減少電磁輻射傳播的方法，包括使得電磁輻射進(jìn)入阻止電磁輻射傳播通道的區(qū)域，以及阻止電磁輻射共振的產(chǎn)生和傳播通道。
本發(fā)明還提供一種衰減電磁輻射的方法，包括使得電磁射線進(jìn)入具有不同尺寸和共振頻率的多個(gè)共振腔，以便在特定空腔中輻射共振被所述其它共振腔阻止。
提供一種與EMI屏蔽罩一起使用的窗口，該窗口包括至少兩個(gè)導(dǎo)電表面，并且兩個(gè)鄰近表面不平行。
本發(fā)明又提供一種衰減電磁輻射的方法，包括使電磁輻射沖擊第一導(dǎo)電基片，結(jié)果第一部分電磁輻射不透過或穿過第一基片而第二部分電磁輻射透過第一基片；以及使得現(xiàn)在透過來的電磁輻射進(jìn)入阻止現(xiàn)在透過來的電磁輻射產(chǎn)生共振頻率的件中。
在另一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明提供一種衰減電磁干擾的裝置，包括一個(gè)第一限定空間，具有利用第一和第二導(dǎo)電屏蔽件構(gòu)成的多個(gè)壁；一個(gè)第二限定空間，具有利用所述第二導(dǎo)電屏蔽件和第三導(dǎo)電屏蔽件構(gòu)成的多個(gè)壁；以及定位第一、第二和第三屏蔽件的零件，其中在所述第一和第二導(dǎo)電屏蔽件鄰近壁之間的距離不同于對(duì)應(yīng)的在所述第二和第三導(dǎo)電屏蔽件鄰近壁之間的共線距離。
還有，本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案是一種EMI衰減裝置，包括兩個(gè)導(dǎo)電表面，其中利用一個(gè)平均距離分開所述表面，其中所述平均距離選擇為在預(yù)定頻率下獲得最大衰減效果。


圖1是一個(gè)按照本發(fā)明的電磁波衰減裝置的局部正視圖；圖2A是沿著圖1中直線2-2的截面圖，表示按照本發(fā)明特征、用于安裝導(dǎo)電基片到支架上的一個(gè)示例性裝置；圖2B是一個(gè)截面圖，表示按照本發(fā)明特征、安裝導(dǎo)電基片的另一個(gè)示例性裝置；圖2C是一個(gè)截面圖，表示按照本發(fā)明特征、安裝導(dǎo)電基片的又一個(gè)示例性裝置；圖2D是一個(gè)截面圖，表示按照本發(fā)明特征、安裝三個(gè)導(dǎo)電基片的再一個(gè)示例性裝置；圖3是一個(gè)曲線圖，表示按照本發(fā)明使用一、二、三層導(dǎo)電基片時(shí)，在1.5GHz到5GHz頻率范圍內(nèi)的EMI屏蔽；
圖4是一個(gè)曲線圖，表示按照本發(fā)明使用一、二、三層導(dǎo)電基片時(shí)，在6GHz到11GHz頻率范圍內(nèi)的EMI屏蔽；圖5A是一個(gè)側(cè)視圖，表示按照本發(fā)明特征的、包括非平行導(dǎo)電表面的窗口；圖5B是一個(gè)側(cè)視圖，表示按照本發(fā)明特征的、包括非平行導(dǎo)電表面的窗口的一個(gè)變型結(jié)構(gòu)；圖5C是一個(gè)側(cè)視圖，表示按照本發(fā)明特征的、包括非平行屏蔽柵的窗口的另一個(gè)變型結(jié)構(gòu)；圖6是一個(gè)曲線圖，表示按照本發(fā)明使用平行和非平行導(dǎo)電表面時(shí)，在1.5GHz到5.1GHz頻率范圍內(nèi)的EMI屏蔽；圖7是一個(gè)曲線圖，表示按照本發(fā)明使用平行和非平行導(dǎo)電表面時(shí)，在7GHz到11GHz頻率范圍內(nèi)的EMI屏蔽。
通常，本發(fā)明的方法和裝置結(jié)合了這樣的零件，它們顯著衰減輸入和/或輸出EMI，隨后阻尼剩余EMI的振蕩以衰減剩余的共振電磁輻射。在高達(dá)10GHz的EMI頻率下，可以實(shí)現(xiàn)衰減接近或超過100dB。本發(fā)明特別適用于在頻率1GHz到4GHz之間提供這些較高的衰減水平。
本發(fā)明在優(yōu)化特定波長的屏蔽效果上特別有用。這種“優(yōu)化”是通過改變包圍本裝置的鄰近屏蔽表面相對(duì)形狀和/或距離，從而對(duì)本裝置調(diào)諧而實(shí)現(xiàn)的。
衰減裝置通常包括多個(gè)表面，諸如彼此以預(yù)定距離、平行或非平行布置的導(dǎo)電屏蔽柵，它通過多個(gè)室或腔來增強(qiáng)衰減性能。除了初始衰減射入的EMI，通過非完整傳播(即傳播、反射或異相再反射)沒有被屏蔽柵初始衰減的任何殘余EMI，預(yù)先布置的屏蔽柵還使輸入的EMI的任何共鳴產(chǎn)生或共振發(fā)生最小化。該傳播發(fā)生在由布置的多個(gè)導(dǎo)電基片形成的空腔中。以一定形狀布置的屏蔽柵開始有效地阻止了一部分射入的EMI，并防止了剩余EMI的相干疊加。
例如，在包括三個(gè)或更多導(dǎo)電基片的構(gòu)造中，最靠近EMI源的第一和第二基片用于衰減EMI，而其它基片或基片裝置進(jìn)一步衰減剩余EMI。這種布置優(yōu)化了本發(fā)明在特定頻率下的性能。依賴于目標(biāo)頻率，基片彼此的距離、每個(gè)表面的形狀/外形被實(shí)驗(yàn)導(dǎo)出，確保最佳的衰減性能。
具有本發(fā)明特征的一個(gè)示例性EMI衰減裝置表示在圖1中，它被包圍在諸如一個(gè)室的屏蔽罩16的壁14中。安裝在壁14上的是一個(gè)整體標(biāo)記為18并按照本發(fā)明原理構(gòu)造的本發(fā)明的衰減裝置。為了在頻率1GHz到10GHz范圍內(nèi)獲得高EMI屏蔽，衰減裝置18具有改進(jìn)的多個(gè)基片構(gòu)造19。
包括壁的屏蔽罩16可以具有任何一種優(yōu)選類型的構(gòu)造。上述壁包括一個(gè)開口20，來容納具有本發(fā)明多基片構(gòu)造的窗口或具有本發(fā)明多基片構(gòu)造的模板。圖2A是沿著圖1中直線2-2的垂直截面圖，正如圖2A所更清晰地描述的那樣，在壁14外表面上金屬的屏蔽層17連續(xù)地圍繞整個(gè)室，其邊緣延伸到開口20，從而賦予布置在開口內(nèi)屏蔽模塊18和屏蔽層17之間具有連續(xù)的電接觸。模塊18利用固定件21固定到窗口上。
盡管本發(fā)明多屏蔽柵基片可以應(yīng)用到大的片材上，以將EMI衰減性能賦予大屏蔽罩表面，但是較小的模塊基片也可以具有相同屏蔽柵件定位。三基片模塊結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)本發(fā)明的屏蔽系統(tǒng)包括多個(gè)屏蔽基片。這些基片通常表面光滑，盡管不必平整或?yàn)槠矫?。并且，這些基片相對(duì)共線布置，這樣一個(gè)基片為基準(zhǔn)，其它基片靠近或遠(yuǎn)離布置。
如圖2A、2B、2C和2D所示意描述的，一個(gè)示例性屏蔽系統(tǒng)包括第一、第二和第三基片36、37和38，罩住整個(gè)開口20。任何以預(yù)定結(jié)構(gòu)相對(duì)安裝或定位基片同時(shí)與室屏蔽罩保持電接觸的件，都是合適的。
圖2A所示的構(gòu)造，容納剛性導(dǎo)電基片、柔性導(dǎo)電基片或者剛性和柔性基片的組合。如圖所示三基片模塊包括適合容納在開口內(nèi)并與開口的整個(gè)外周基本上溝通的結(jié)構(gòu)支架26和27。支架整體可以具有類似的截面形狀。支架26和27的一個(gè)實(shí)施方案為具有斜角金屬擠壓形狀。合適的金屬包括但不限于鍍錫黃銅、其它合金、鋁或鋼。作為選擇，可以在上述斜角上布置導(dǎo)電彈性帶，從而確保在模塊支架件26、27與窗口外周之間具有更密切的電接觸。本身與屏蔽罩的壁14電接觸并嵌入其中的支架支承件41，用于限定窗口邊界。
通常，任何導(dǎo)電或被賦予導(dǎo)電性的材料都是合適的支架支承材料或支架材料。如此，支架可以是固體材料(均質(zhì)導(dǎo)電材料)或者是在非導(dǎo)電材料上涂敷導(dǎo)電材料而成。導(dǎo)電涂層開始為1毫米厚度是合適的。這樣，支架支承件41可以涂敷高導(dǎo)電性的材料，通常是諸如錫等非易氧化材料。
在使用或組合剛性導(dǎo)電基片或柔性導(dǎo)電基片時(shí)，可以使用圖2A所示類型的基片卡緊件。通常，使用搭接板15來將支架件26、27彼此壓緊或卡緊到導(dǎo)電基片36、37和38上。卡緊作用指向開口的中間面，這里該平面平行于正安裝的EMI衰減元件，卡緊作用通過諸如螺栓21等固定件或緊固件發(fā)揮作用。螺栓21布置在窗口支架支承件41的區(qū)域，并形成互補(bǔ)的匹配表面如螺紋孔22。
支架支承件41還包括一個(gè)指向開口中心向內(nèi)延伸的唇邊43，并相對(duì)模塊平面為直角。唇邊作為基片支承件26和27的后面阻擋件，利用搭接板15將它們壓在一起并緊靠到唇邊上。其它用于緊固搭接板15到壁屏蔽件17上的零件也是合適的。例如，便于直接緊固搭接板到支架件26上的、從第一螺栓孔向內(nèi)的另一個(gè)螺栓孔結(jié)構(gòu)，可以提供附加的穩(wěn)定性，同時(shí)也促進(jìn)在支架件26和板15之間的電接觸。
在只使用柔性基片的情況下(如屏蔽柵)，可以使用示于圖2B的其它支架結(jié)構(gòu)28和29。該結(jié)構(gòu)具有弧形通道46、47、48，首先容納柔性屏蔽柵的邊緣。適合容納于通道46、47、48的柔性卷邊44緊緊地楔入到通道中，來確保在屏蔽屏和支架之間的電接觸。這種屏蔽柵緊固結(jié)構(gòu)還公開在美國專利號(hào)為5012041的專利中，它為本受讓人所有并作為參考引用到這里。
支架件28和29可以如同圖2A的支架件26和27那樣堆疊和壓配合組裝。圖2B提供了一種可選擇的實(shí)施方案，其中一個(gè)支架件29位于另一個(gè)支架件28和窗口開口之間的中間位置，從而使得導(dǎo)電基片36、37和38一件一件地安裝。
支架件28、29利用標(biāo)準(zhǔn)陰陽螺紋結(jié)構(gòu)30可拆卸地安裝到窗口支架支承件41上。在此時(shí)，諸如螺栓等緊固件適合被形成橫向孔支架件區(qū)域滑動(dòng)容納。螺栓端部錨固到窗口支架支承件形成螺紋孔22的區(qū)域。可選擇的凸輪件或‘拉起’銷(它可以附加到上述陰陽螺紋結(jié)構(gòu)30上或與件30一起工作)位于安裝的屏蔽柵周圍，并用于可調(diào)節(jié)地拉伸每個(gè)屏蔽柵。作為一種輔助‘調(diào)諧機(jī)構(gòu)’，屏蔽柵表面的這種伸長或松弛可以在初始安裝階段或者在安裝之后發(fā)揮作用。為增強(qiáng)機(jī)械和電接觸，屏蔽柵可纏繞到支架件28和29上。
在圖2C中描述了另一種基片安裝方法。在該實(shí)施方案中，屏蔽柵36、37和38，或者其它導(dǎo)電基片保持彼此電接觸，并通過簡單緊固件和卡緊件保持和屏蔽罩17電接觸。此時(shí)，屏蔽柵被夾在依次與屏蔽壁17和屏蔽柵36、37及38電接觸的導(dǎo)電疊板50之間。只要產(chǎn)生并保持密切電接觸，任何將搭接板50緊固到屏蔽壁17的方式都合適。這種緊固方式包括但不限于螺紋54、焊接和摩擦配合。
為了保持鄰近導(dǎo)電基片相對(duì)表面之間彼此分開預(yù)定的距離D1和D2，可以應(yīng)用適合容納、錨固或和螺絲配合的填充材料52。
在圖2D中描述了又一種基片安裝方法。本結(jié)構(gòu)容許分別單獨(dú)安裝支架64、65和66到支架支承面61、62和63上，其中支架-支承表面以傾斜、臺(tái)階狀結(jié)構(gòu)進(jìn)行布置。臺(tái)階式支架-支承表面可以彼此一體化成型來構(gòu)成單個(gè)支架安裝結(jié)構(gòu)68，或者分別單獨(dú)制造并利用上述多種卡緊或螺栓件連接到一起。類似，單獨(dú)支架64、65和66利用螺紋、螺栓或其它緊固件71可逆地安裝到支架支承表面。本安裝構(gòu)造的一個(gè)顯著特征是能夠使得單獨(dú)支架基片一件一件地安裝，這樣方便了從屏蔽罩一側(cè)對(duì)選定的基片進(jìn)行安裝、維修、替換和清潔。
可以使用一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電基片提供這里所述的多個(gè)導(dǎo)電表面。例如，當(dāng)示例性安裝結(jié)構(gòu)容易容納單個(gè)導(dǎo)電基片時(shí)，單片柔性導(dǎo)電基片可以折疊或布置以提供所述的表面。這種使用單個(gè)柔性導(dǎo)電基片的應(yīng)用可以想象在圖2A-2C中的情況，其中表面36、37及38由單片柔性基片形成，蛇形穿過(Serpenting through)安裝件和填充基片。基片距離細(xì)節(jié)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在屏蔽柵之間的多種距離可提供良好的衰減性能。在一些情況下，屏蔽柵分離距離達(dá)到30英寸，但通常為1/3到12英寸，用于優(yōu)化EMI屏蔽性能。通常，分隔第一和第二屏蔽柵的距離為1.5到2英寸，而分隔第二和第三屏蔽柵的距離為0.5到0.75英寸可以提供良好的效果。在一些情況下并依賴于目標(biāo)EMI頻率，基片間距離D1應(yīng)該不等于其它基片間距離D2…Dx的整數(shù)倍。在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，第三屏蔽柵38相對(duì)于第一和第二屏蔽柵36、37布置，使得第一和第二屏蔽柵36、37之間的距離大約但不準(zhǔn)確限定為在第二和第三屏蔽柵37、38之間距離的一半。盡管依賴EMI頻率，分隔第二和第三屏蔽柵37、38的優(yōu)選最大距離大約是2英寸。
如上所述，在三個(gè)屏蔽柵之間不同的和非整數(shù)倍距離引用到本發(fā)明中，以便當(dāng)?shù)谝缓偷诙帘螙判纬梢粋€(gè)共振腔時(shí)，第三屏蔽柵阻擋共振輻射的傳播。相反，當(dāng)?shù)诙偷谌帘螙判纬梢粋€(gè)共振腔時(shí)，第一屏蔽柵阻擋共振輻射的傳播。導(dǎo)電基片材料細(xì)節(jié)屏蔽基片36、37、38利用導(dǎo)電材料制造。具有達(dá)到每平方12歐姆的電阻的材料是合適的。這樣，跨過正方形區(qū)的兩個(gè)平行側(cè)測(cè)量電阻時(shí)，正方形的EMI衰減模塊應(yīng)該具有不高于12歐姆的電阻。選用較大面積的導(dǎo)電基片時(shí)，相應(yīng)地需要較厚的導(dǎo)電層。通常，導(dǎo)電層的厚度由透明性的需要來決定，不是由電阻需要來決定。一般，電阻為0.10×107ohms/m到6.25×107ohms/m之間的基片是好的選擇。
可以應(yīng)用但不限于下述的多種類型導(dǎo)電材料金、銀、青銅、銅、鋁、不銹鋼及其組合。本發(fā)明者發(fā)現(xiàn)，確定的、相對(duì)高的反射率(即導(dǎo)電率)材料(例如青銅、銅和不銹鋼)用作中屏蔽柵37具有較高的衰減性能。
其它實(shí)施方案也適合作為導(dǎo)電基片，包括但不限于，由涂敷良好導(dǎo)電性和光學(xué)透明金屬或網(wǎng)柵涂層的剛性或柔性透明結(jié)構(gòu)(例如塑料或玻璃)構(gòu)成的復(fù)合材料。導(dǎo)電材料可以利用火焰噴涂、電沉積(如等離子噴涂)或利用其它方法涂到基體上。在網(wǎng)格圖案的情況下，本方法允許使用幾個(gè)埃厚或稍厚一些的光學(xué)透明的導(dǎo)電涂層。結(jié)果，這些光學(xué)透明材料具有比自支承屏蔽柵更好的透光性。合適的光學(xué)透明材料由位于英格蘭海倫斯大街的Pilkington United Kingdom有限公司，通過位于美國俄亥俄州(OH)的Troy的暴風(fēng)安全系統(tǒng)公司提供。
如上所述，基片可以利用平板結(jié)構(gòu)、彎曲片結(jié)構(gòu)布置，或者同時(shí)使用平面和彎曲構(gòu)造。例如，圖2A描述了一個(gè)通常平的基片37、38，其外周構(gòu)成分別向上的折角部分39和40?？蛇x擇提供的這些折角區(qū)可進(jìn)一步促進(jìn)在基片和支架支承件41之間的電接觸。屏蔽柵基片細(xì)節(jié)這里屏蔽柵用作導(dǎo)電基片，幾種不同的網(wǎng)孔目數(shù)是合適。網(wǎng)孔圖形可以定義為在1英寸的長度上沿著一個(gè)給定的直線或正交方向開口的數(shù)目。如上所述，不同屏蔽柵的網(wǎng)孔大小不同。通常，網(wǎng)孔目數(shù)在14(粗)和60(細(xì))之間，具有良好的衰減結(jié)果。在一個(gè)實(shí)施方案中，需要衰減最大化而不太強(qiáng)調(diào)最小化網(wǎng)紋圖形，此時(shí)第一屏蔽柵36可以具有相對(duì)粗的網(wǎng)孔圖形，而第二屏蔽柵37可以具有相對(duì)細(xì)的網(wǎng)孔圖形，并且三個(gè)屏蔽柵中最靠內(nèi)的屏蔽柵38具有最細(xì)的網(wǎng)孔圖形?？墒?，為獲得需要的衰減效果，可以按照任何順序安裝屏蔽柵。使用屏蔽柵的優(yōu)點(diǎn)在于在許多情況下具有諸如圖2B圖2D所述的組件，其中屏蔽柵可以單獨(dú)拆卸，以方便清潔、維修和更換。
除了使用具有不同網(wǎng)孔圖形的三個(gè)屏蔽柵外，三個(gè)屏蔽柵也可以定向布置，以便每個(gè)屏蔽柵的電線陣列與其它兩個(gè)屏蔽柵的電線陣列中的每一個(gè)偏移一定角度。偏移角度在15到45度之間時(shí)可取得最佳性能。這種偏移布置可以最小化網(wǎng)紋效應(yīng)。
屏蔽柵可以形成多種不同的結(jié)構(gòu)。合適的屏蔽柵包括布置為三角形、四邊形或其它多邊形方式的導(dǎo)電線股。并且屏蔽柵電線實(shí)際直徑可以不同，通常粗線具有較高的剛度。
除了編織電線布之外，其它但又不限于的構(gòu)造，諸如格柵陣列、張開的格柵、穿孔片材以及真空沉積到非金屬基片(如在窗口上使用的玻璃板)上的導(dǎo)電格柵都是合適的。通常沉積連續(xù)薄膜，再侵蝕掉多余的金屬。當(dāng)使用透明基片上的金屬化圖形時(shí)，表面的剛度依賴沉積到基片上的網(wǎng)格金屬件的寬度和厚度。屏蔽性能實(shí)例參照?qǐng)D3和4，該曲線圖表示針對(duì)三平面屏蔽柵設(shè)計(jì)、具有1又3/4英寸寬度的雙平面屏蔽柵設(shè)計(jì)、具有3/4英寸間隔的雙平面屏蔽柵設(shè)計(jì)和單屏蔽柵設(shè)計(jì)，在1GHz到11GHz頻率內(nèi)改進(jìn)的EMI屏蔽性能。
圖3和圖4表示本發(fā)明的三屏蔽柵系統(tǒng)的優(yōu)異屏蔽性能，其中可獲得100dB或以上的衰減。三屏蔽柵系統(tǒng)的優(yōu)異屏蔽性能是減少了EM共振的結(jié)果，其中與高于10MHz雙屏蔽柵系統(tǒng)的比較也表示在圖中。例如，使用雙屏蔽柵時(shí)，EMI衰減性能在一定初始頻率和共振/共鳴頻率時(shí)下降，例如比較在頻率3.3GHz的共振點(diǎn)(圖3中的A點(diǎn))和它的2倍頻率6.6GHz(圖4中的點(diǎn)B)。其它共振點(diǎn)在上述兩個(gè)圖中標(biāo)記為C、D和E。三屏蔽柵系統(tǒng)在上述頻率下不存在明顯的共振或共鳴效應(yīng)。這樣，本發(fā)明不但提高了總體屏蔽特性，也優(yōu)化了在選定頻率下的屏蔽性能。
可以使用4個(gè)或更多的具有適當(dāng)間隔的屏蔽柵來擴(kuò)展上述方法。非平行基片現(xiàn)在參照?qǐng)D5A、5B、5C，提供按照本發(fā)明的其它設(shè)計(jì)的側(cè)視圖。如上所述，布置三個(gè)屏蔽柵來衰減EMI?？墒?，這些設(shè)計(jì)也采用非平行腔體來表面來進(jìn)一步促進(jìn)腔體限定的EMI的非完整相反射。如圖5A所示，影響非平行表面的一種方式是向內(nèi)拉動(dòng)或橫向移動(dòng)第一和第三屏蔽柵36、38來形成腔體15內(nèi)壁19的一部分。一個(gè)不太凸起的側(cè)屏蔽柵構(gòu)造表示在圖5B。作為一種選擇，中心也可以向外移動(dòng)，從而使得內(nèi)壁內(nèi)凹，換句話說，第一和第三屏蔽柵36、38可以按基本彎曲的設(shè)計(jì)構(gòu)造，以便各個(gè)弧面部分定位在相反的方向。作為一種選擇，如圖5C所示，三個(gè)屏蔽柵中的兩個(gè)布置為‘V’形構(gòu)造。
最后，第一和第三屏蔽柵可以具有彼此面對(duì)的不同形狀的表面，例如通過定位第一屏蔽柵36從中心橫向或向外偏移來形成更加內(nèi)凹的表面，同時(shí)定位第三屏蔽柵38向內(nèi)或向中心偏移形成更凸出表面。另一種合適的屏蔽柵構(gòu)造包括定位兩個(gè)側(cè)面屏蔽柵36、38，利用中間屏蔽柵37有效地分割(或者等分或不等分)在兩個(gè)側(cè)面屏蔽柵之間形成的銳角，來形成‘V’形。
在一種制造非平行腔體表面的方法中，電線的一端與第一屏蔽柵36的中心39連接，而另一端與第三屏蔽柵38的對(duì)應(yīng)中心39連接，從而向內(nèi)拉動(dòng)或橫向移動(dòng)最外側(cè)的屏蔽柵并指向中間屏蔽柵，形成凸起腔體的部分內(nèi)壁19。另一種制造曲面腔體表面的方法是首先將剛性導(dǎo)電材料制造成需要的形狀，再使用與處理上述‘基片材料細(xì)節(jié)’所述平面導(dǎo)電基片相同方法對(duì)這些非平面進(jìn)行金屬化處理。
與以前設(shè)計(jì)一樣，在任何兩個(gè)鄰近基片之間的距離應(yīng)該不等于其它屏蔽柵之間對(duì)應(yīng)距離的整數(shù)倍。
圖6和7對(duì)比三屏蔽柵中心拉動(dòng)設(shè)計(jì)、三平面屏蔽柵設(shè)計(jì)和單個(gè)屏蔽柵設(shè)計(jì)，對(duì)應(yīng)不同頻率的EMI衰減值。圖中說明文字14×18表示網(wǎng)孔目數(shù)。
圖6和7清楚地說明三屏蔽柵中心拉動(dòng)設(shè)計(jì)在確定共振頻率下的衰減特性好于三平面屏蔽柵設(shè)計(jì)(見點(diǎn)F、G、H)。例如在頻率7.9GHz時(shí)(圖7中G點(diǎn))，三屏蔽柵平行設(shè)計(jì)由于在內(nèi)屏蔽柵36和外屏蔽柵38之間距離造成的共振而出現(xiàn)衰減性能的降低(降低到31dB)。相比而言，中心拉動(dòng)結(jié)構(gòu)提供的衰減值超過50dB。
可是，在圖7中，在一些較高的頻率下，三屏蔽柵平行構(gòu)造比中心拉動(dòng)構(gòu)造表現(xiàn)出更好的EMI衰減性能(除了共振頻率之外)。
由于三屏蔽柵實(shí)施方案的優(yōu)異衰減特性是防止了輸入射線的共振和共鳴的結(jié)果，因此非平行并列布置(例如‘中心拉動(dòng)’)設(shè)計(jì)也可以用于雙屏蔽柵構(gòu)造，來獲得一些改進(jìn)。屏蔽柵間距和形狀的適當(dāng)選擇可以確保在特定頻率下的適當(dāng)屏蔽。并且，非平行屏蔽柵可以用于組合了四個(gè)或更多個(gè)屏蔽柵的設(shè)計(jì)中。
本發(fā)明的特殊價(jià)值在于從感興趣的頻率中消除或移走共振點(diǎn)。本發(fā)明的操作可描述為這樣一種衰減電磁輻射的方法，首先使電磁射線照射第一導(dǎo)電平面基片，導(dǎo)致電磁射線的第一部分通過該基片而電磁射線第二部分不通過第一基片；然后使通過的電磁射線進(jìn)入一個(gè)防止這些通過的電磁射線產(chǎn)生共振頻率的裝置。
本防止共振裝置包括一個(gè)利用第一導(dǎo)電平面基片和多個(gè)鄰近第一導(dǎo)電平面基片并列布置的附加導(dǎo)電平面基片構(gòu)成的空腔。其中，附加基片沿著與電磁輻射原點(diǎn)相反方向布置。
總之，本發(fā)明提供具有多種用途的一種最佳屏蔽基片和一種優(yōu)化EMI屏蔽性能的方法。本發(fā)明方法和基片可用于各種目的，因此可以用作屏蔽罩壁構(gòu)造、天花板構(gòu)造、窗口構(gòu)造和分隔構(gòu)造，并且也可以用于電子產(chǎn)品制造、電動(dòng)車輛制造以及涉及防竊聽的軍工業(yè)應(yīng)用。
因此，可以應(yīng)用典型導(dǎo)電基片(如上所述的屏蔽柵和金屬化柵格陣列)以及非典型導(dǎo)電基片，這些非典型導(dǎo)電基片包括但不限于布置為諸如三角形、蜂窩形和圓形等非矩形形式，其中這些結(jié)構(gòu)單元可以同心或相同尺寸布置以及共面布置來構(gòu)成一個(gè)連續(xù)基片。通過選擇合適的材料，本方法和基片可為任何一個(gè)試圖屏蔽物附加一個(gè)透明和透音的元件。
盡管本發(fā)明是按照本發(fā)明的所示實(shí)施方案的細(xì)節(jié)進(jìn)行說明的，但這些細(xì)節(jié)不用于限制所附權(quán)利要求書限定的范圍。例如和如前所述，為獲得針對(duì)目標(biāo)頻率最佳的EMI衰減性能，二、三或多于三個(gè)的基片可以彼此相對(duì)布置，以及單獨(dú)修正或制造它們的表面。
權(quán)利要求
1.一種EMI衰減裝置，其特征在于，它包括a)一個(gè)在空間上鄰近一個(gè)第二導(dǎo)電平面件并與之間隔一個(gè)第一距離布置的第一導(dǎo)電平面件；和b)一個(gè)在空間上鄰近所述第二導(dǎo)電平面件并與之間隔一個(gè)第二距離布置的第三導(dǎo)電平面件。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第一距離與所述第二距離彼此相等。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第一距離與所述第二距離彼此不同。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述鄰近表面彼此平行。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，至少兩個(gè)所述鄰近表面彼此不平行。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括一個(gè)第四平面件，其鄰近所述第三平面件并遠(yuǎn)離第一平面件布置。
7.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述導(dǎo)電平面件包括布置為矩形陣列的材料。
8.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述衰減為大約90到120dB。
9.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述平面件為具有網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)的屏蔽柵，每個(gè)所述網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)是格柵并具有一定網(wǎng)孔目數(shù)。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述第一導(dǎo)電平面件的網(wǎng)孔目數(shù)小于所述第二導(dǎo)電平面件的網(wǎng)孔目數(shù)。
11.如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述第二導(dǎo)電平面件的網(wǎng)孔目數(shù)小于所述第三導(dǎo)電平面件的網(wǎng)孔目數(shù)。
12.如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述三個(gè)導(dǎo)電平面件的網(wǎng)孔目數(shù)在每英寸8到200之間。
13.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，分隔所述第一表面和所述第二表面的所述距離在1/3英寸到30英寸之間。
14.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，分隔所述第一表面和所述第二表面的所述距離在1/3英寸到12英寸之間。
15.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述導(dǎo)電材料是光學(xué)透明的。
16.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述導(dǎo)電材料是金屬化的光學(xué)透明基片。
17.如權(quán)利要求16所述的裝置，其特征在于，所述光學(xué)透明基片選自下述組中，該組包括玻璃、塑料、編織結(jié)構(gòu)材料、柵格材料或它們的組合。
18.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述導(dǎo)電平面件具有低于每平方12歐姆的電阻。
19.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所有鄰近平面件彼此都不平行。
20.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，選擇所述第一距離和所述第二距離，以使在預(yù)定EMI頻率下的EMI衰減最大化。
21.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，選擇所述第一距離以獲得在特定EMI頻率下的第一衰減水平，選擇所述第二距離來對(duì)所述特定頻率下的EMI進(jìn)行附加衰減。
22.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，選擇所述第一距離和所述第二距離，以使在預(yù)定頻率范圍之上的EMI衰減最大化。
23.一種衰減電磁輻射的方法，包括以下步驟使得輻射進(jìn)入多個(gè)具有不同尺寸和不同共振頻率的共振腔中，以便在一個(gè)特定空腔內(nèi)的輻射共振被所述的其它共振腔阻止。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，所述共振腔包括a)一個(gè)第一導(dǎo)電平面；b)一個(gè)鄰近所述第一表面布置的第二導(dǎo)電平面，以便形成包括分隔所述第一和所述第二表面的第一距離的第一限定空間；以及c)一個(gè)鄰近所述第二表面并遠(yuǎn)離第一表面布置的第三導(dǎo)電平面，以便形成包括分隔所述第二和所述第三表面的第二距離的第二限定空間。
25.如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，還包括一個(gè)鄰近所述第三表面并遠(yuǎn)離所述第一表面布置的第四導(dǎo)電表面，以便形成一個(gè)第三限定空間。
26.如權(quán)利要求23所述的裝置，其特征在于，所述第一距離與所述第二距離彼此不同。
27.如權(quán)利要求23所述的裝置，其特征在于，所述表面是導(dǎo)電屏蔽柵。
28.如權(quán)利要求23所述的裝置，其特征在于，所述表面是光學(xué)透明的導(dǎo)電表面。
29.一種與EMI屏蔽罩一起使用的窗口，其特征在于，該窗口包括至少兩個(gè)導(dǎo)電表面，并且任意兩個(gè)鄰近表面不平行。
30.如權(quán)利要求29所述的窗口，其特征在于，還包括a)一個(gè)與導(dǎo)電窗口支架連接的第一導(dǎo)電表面；b)一個(gè)鄰近所述支架上的所述第一表面布置的第二導(dǎo)電表面；以及c)一個(gè)鄰近所述第二表面并遠(yuǎn)離所述支架上的所述第一表面布置的第三導(dǎo)電表面。
31.如權(quán)利要求30所述的窗口，其特征在于，還包括一個(gè)鄰近所述第三表面并遠(yuǎn)離所述第一表面布置的第四導(dǎo)電表面。
32.如權(quán)利要求29所述的窗口，其特征在于，至少一個(gè)所述表面是非平面。
33.如權(quán)利要求29所述的窗口，其特征在于，所述表面是屏蔽柵。
34.如權(quán)利要求29所述的窗口，其特征在于，所述表面是光學(xué)透明的。
35.一種衰減電磁輻射的方法，包括a)使電磁射線照射第一導(dǎo)電平面基片，以至于電磁射線的第一部分不通過所述基片，而電磁射線的第二部分通過所述基片；b)使已經(jīng)通過的電磁射線進(jìn)入一個(gè)用來減少所述通過的射線進(jìn)一步通過的裝置。
36.如權(quán)利要求35所述的方法，其特征在于，所述減少裝置包括由多個(gè)沿著垂直于第一基片平面的直線并列布置的附加導(dǎo)電平面基片所構(gòu)成的區(qū)域，其中所述附加導(dǎo)電平面基片沿著與電磁輻射原點(diǎn)相反方向布置。
37.如權(quán)利要求36所述的方法，其特征在于，至少一個(gè)所述附加平直基片不平行于第一平面基片。
38.如權(quán)利要求35所述的方法，其特征在于，所述基片是屏蔽柵。
39.如權(quán)利要求35所述的方法，其特征在于，所述基片是光學(xué)透明的。
40.一種衰減電磁干擾的裝置，其特征在于，它包括a.一個(gè)第一限定空間，具有由第一和第二導(dǎo)電屏蔽件構(gòu)成的多個(gè)壁；b.一個(gè)第二限定空間，具有由所述第二導(dǎo)電屏蔽件和一個(gè)第三導(dǎo)電屏蔽件構(gòu)成的多個(gè)壁；以及c.定位第一、第二和第三屏蔽件的裝置，其中在所述第一和第二導(dǎo)電屏蔽件鄰近壁之間的距離不同于在所述第二和第三導(dǎo)電屏蔽件鄰近壁之間的對(duì)應(yīng)共線距離。
41.一種EMI衰減裝置，其特征在于，它包括兩個(gè)導(dǎo)電表面，其中所述表面分開一個(gè)平均距離，所述平均距離選擇為在預(yù)定頻率下獲得最大衰減效果。
42.如權(quán)利要求41所述的EMI衰減裝置，其特征在于，所述兩個(gè)導(dǎo)電表面具有非平面形狀，并且所述表面分開一個(gè)平均距離，所述非平面形狀和所述平均距離選擇為在預(yù)定頻率下獲得最大衰減效果。
43.如權(quán)利要求41所述的EMI衰減裝置，其特征在于，所述至少一個(gè)所述表面還包括屏蔽柵。
全文摘要
一種包括至少兩個(gè)基片(36、37)的電磁干擾(EMI)衰減裝置,選擇在上述基片之間的距離(D1)使得在特定頻率具有最大的屏蔽性能。本裝置還包括為了優(yōu)化屏蔽性能、以距離上述兩個(gè)基片預(yù)定間距布置的一個(gè)附加基片。
文檔編號(hào)H05K9/00GK1362006SQ99816809
公開日2002年7月31日 申請(qǐng)日期1999年7月19日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月19日
發(fā)明者威廉·E·柯倫, 約瑟夫·C·懷布爾, 邁克爾·T·伊根 申請(qǐng)人:柯倫公司(又名林德格潤Rf容器公司)