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微波集成电路的接口技术与接地技术

发布时间:2016-04-12 14:51

  电磁兼容性,是设备技术要求的一项重要内容,为使设备在特定的电磁环境中免受内处电滋干扰,必須首先弄淸电愆干扰的来源及干扰特性。从设计阶段起就得采取有效的电磁兼容设计措施。但是,到目前为止,对电磁干扰噪声的定量评价仅限于有限的几个方面,很多方面还缺少定量分析。现阶段还得依靠设计人员的经验来考虑抑制噪声的措施。


  电磁兼容牲,即抗干扰m效果常常取决于屏蔽、滤波、接地这三项设计的技术和制造。屏蔽技术由于起步早,国内在设计上已日趋成熟;滤波技术的设计与研究也开展较好。唯有接口技术、接地技术尚未引起足够重视。这是整机功耗较大,电磁兼容效果不理想韵一个重要原因,在微波集成电路中尤为明显。从L波段、S波段、C波段到X波段,频率越高,影响越大。


  二、端接技求探讨


  任何一个独立的微波部件,微波能量的出入耍么用波导,要么用插头座。L波段至X波段的中、小功率微波部件-,大多数都采用插头座。为紱小能fi传输的损耗,为获得满意的电磁兼容效果,应该重视端接技术。


  1.接插件与微带片连接


  在微波波段,徴带电路大多数是做在氧化铝陶瓷板上的,瓷扳用螺钉固定在屏蔽盒上。对于单件和小抵S生产,通常在瓷板下加一块金属赌,目的是为鮮决瓷板贴盒壁处盒的统削自然圆角问题。硬而脆的瓷片贴盒壁安装时,如上易倒角約金属垫挺后,避免了因圆角而损坏。


  微带电路与外部电路连接常通过接插件,要使按揺件与微带片连接好,首先要解决;


  (1,插座与垫板连接


  调试中常发现,接插铧连接不好,不是无功率输出就是损耗很大。我们所说的连接不好,不是指描座的内导体即芯线与微带片上的带线连接不好,因为内导体芯线与带线连接常采用锡铅焊接或锡铟焊接,调试中徂有采用铟搭接的,均很少出现连接不好;而是指的插座外壳与微带片的地线一即与瓷板地紧密连接的垫板连接不好。不少人以为插座外壳用螺钉固定在装微带片的盒上就*接好地了,这是直流与飭频电K的接垲概念。对微波而言,由于存在趋肤效应,电流只在导体的表层流动,导体表层的状态,r.!)表西的祖糙度、表面的导电率,部将影喻汶波u号訪传送。其传输信号的趋肤深度:


  微波集成电路的接口技术与接地技术

  三、接地技术探讨


  妥善处理接地线路的连接是提高电子设备和系统抗干扰性能的有效手段。正确的接地既能抑制干扰的影响,又能抑制设备向外发射干扰,而错误的接地反而能引入严重的干扰,甚至使电子设备无法工作。


  电子设备的接地所包含的内容很多,每一种接地都有其专门的作用和用途。对于低频电路,应遵循“一点接地”的原则,高频电路则宜采用多点接地。


  1.微带片的接地技术


  通常采用以下几种方法来实现微带片的接地。


  (1)用施加压力的方法来实现微带片的接地。此法又可分为直接跑压法和间接施压法两种形式。


  1)直接施压法


  将压力直接作用于瓷板上,达到瓷板地与底板地严密贴合的目的。


  在C波段,用作微波电路的陶瓷基片,一般采用的是纯度很高的“99”瓷I这种A1203陶瓷介质损耗小,介电常数高,且基片抗弯强度高,达4900kg/cm2,其缺点是易碎裂。当采用螺钉将瓷板与垫板或底板直接固定的方法时,为减少瓷板固定时破裂,常在瓷板与螺钉头下的平垫圈间加一聚四氟乙烯垫圈,利用聚四氟乙烯能冷蠕变的特性,分散螺钉头对瓷板的压力。瓷板的地是在瓷板的背面蒸发上金后,再镀一层薄金。而垫板或底板则是用铝板或铜板镀银的办法来保证其有高的导电率。直接施压法接地好坏受底板、瓷板接地表面粗糙度、平面度、施加压力大小影响较大,即受人为因素影响大。底板、瓷板平整度达不到要求时,施加压力过大,均可造成瓷板损坏;压力过小,又不能达到接地要求。控制好上述有关因素,是接地好与不好的关键。


  2)间接施压法


  间接施压法是固紧螺钉产生的压力,通过聚四氟乙烯板间接作用于瓷板上的一种接地法。


  此法可减少瓷板的损坏率,但所占安装尺寸较直接施压法大。此法用于易损的黑瓷片比直接施压法更合适。只要瓷片接地面平面度,与之连接的盒底平面度及粗糙度足能高,施加压力足够大,也能获得较好的接地效果。


  (2)用粘接的方法来实现微带片接地


  通常在瓷板与底板间涂上导电胶,施加一定压力,在常温或高温下使其固化,达到瓷板地与底板地相接的目的。因此法受导电胶的性能影响甚大,它要求导电胶有足够的粘接强度,能抗机械冲击和高低温冲击,能耐老化,有优良的电性能和物理性能。由于存在有机粘接剂老化而使接触电阻很快变化,且变化是不可逆转的;接触面大且不可控制;成本高等缺点。此方法能否在微波集成电路中推广使用仍有待于进一步研究。


  (3)用焊接的方法来实现微带片的接地


  将瓷板与垫板焊接在一起,再将垫板紧固于盒内。这种方法用于微带片接地最为可靠。在采用此法时,垫板应选用线胀系数与氧化铝陶瓷基片相近的材料,如柯伐合金、氧化铍等。


  2.屏蔽隔板的接地技术


  屏蔽是通过各种屏蔽物体对外来电磁干扰的吸收或反射作用来防止噪声侵入,或者相反,将设备内部辐射的电磁能量限制在设备内部,以防止干扰其它设备。屏蔽体有各种类型,而金属隔板式、盒式、芫式是微波集成电路中常用的形式。这些屝蔽体对屏蔽和抑制电磁干扰,起着和滤波器同等重要的作用。屏蔽、滤波和接地技术紧密相关。从屏蔽、滤波和接地三者对抑制电磁干扰的作用看,如果滤波和接地处理得好,有时可降低对屏蔽的要求,甚至可去掉屏蔽。致于采取什么屏蔽措施,屏蔽与滤波和接地措施如何配合使用,根据具体环境条件以及其他一些因素综合考虑而定。


  中、大规模集成电路,总少不了级间的屏蔽隔板。屏蔽隔板接地不好,不但起不到屏蔽作用,有时反而比不用屏蔽板的效果更差。屏蔽隔板有时还承担级间连接作用。为了加工出连接孔,隔扳常作成可拆卸的。也正是因为这种连接方式,常造成接地不良。生产实践中常用两种方法来解决这一问题。


  (1)用精密铸造使隔板与盒体连为一个整体


  精密铸造能预制出隔板上的连接孔,又能使屏蔽隔板与盒体连成一个整体,与盖接触面由于可以与盒壁一次加工出,加盖后即能获得_好的屏蔽效果。


  (2)用刀口法使隔板接地良好


  将隔板与底和盖接触部分作成刀口,用螺汀压紧,也可获得较好的屏蔽效果。采用此方法时,刀口的合理制作和压紧力足够大是获得好的屏蔽效果的关键。


  四、结束语


  微波集成电路接口技术和接地技术,是一个涉及面较宽的研究课题,本文仅从生产实践中常遇到的一些问题及其解决办法提出一些见解。实践证明,采用这些方法后,对减小插损,减小干扰确有好处。


  有些方法尚处在研究阶段,本文也作了一些介绍,希望能对同行有所帮助。

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