專利名稱：衰減電磁干擾的方法和裝置的制作方法
技術領域：
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、通訊裝置的電子測試和加密數(shù)據(jù)通訊。通常，電子設備的發(fā)射也需要包括在內。EMI屏蔽經常是通過在屏蔽罩壁上涂敷一層或多層金屬導電材料(例如，銅、鋁、青銅或者鋼)的連續(xù)涂層來實現(xiàn)。屏蔽層通常在單點接地，將屏蔽罩吸收的電磁能導入大地中。在這種導電屏蔽中沒有間隙是至關重要的，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，以便觀測者、管理人和操作技術員可以在屏蔽罩外面監(jiān)視在屏蔽罩內發(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設備都處于EMI屏蔽罩內。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衰減裝置中設計的屏蔽柵和窗口的典型例子公開在美國專利號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致光學變形最小化。
包括單層或雙層屏蔽柵、光學透明的涂敷金屬的玻璃或透明塑料或其它導電材料、或上述物質的組合等的窗口，在光學透明的同時應用到衰減EMI。屏蔽效果依賴于各個參數(shù)，這些參數(shù)包括屏蔽柵網孔圖案、線徑、柵格數(shù)以及導電材料的厚度和種類。
使用屏蔽柵時，一個屏蔽效率因子(SE)是在每個單獨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，電場衰減在高頻下增加?？墒牵@也導致最終基片的“透明性”和“透音性”的降低。
由一層屏蔽柵構成的窗口具有一定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)。結果，隨著頻率明顯增加，從單屏蔽柵結構透過明顯數(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平行屏蔽柵來衰減EMI并降低網紋圖形。
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，雙平行屏蔽柵結構產生的衰減性能發(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，這種異常尤其嚴重。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，在每個對應頻率和及其整數(shù)倍，在屏蔽柵之間的空間構成一個共振腔。這導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，對于研究目標發(fā)出的信號，作為結果的傳遞射線可能是錯誤的。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分離距離，在雙屏蔽柵構造上簡單添加附加屏蔽柵會產生相反作用。這是因為附加屏蔽柵會引入附加共振頻率，它是屏蔽柵之間距離的函數(shù)。
在技術上存在這樣的需要，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，同時具有足夠的“透明性”和“透音性”特性。這些方法和裝置應該使用商業(yè)化的材料，同時也應該容易維修和替換。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種在各種頻率下衰減EMI的方法。本發(fā)明的一個特征是以預定構造彼此相對并列布置由輕重量的、透明和透音的導電材料構成的表面，以便第一系列材料衰減輸入的EMI，而第二系列進一步衰減被衰減過的EMI。本發(fā)明的一個優(yōu)點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)明的又一個目的是提供一種裝置，它在頻率100MHz到10GHz下具有達到或超過100分貝(dB)的衰減水平的EMI屏蔽性能。本發(fā)明的一個特征是結合了多個由導電材料構成的屏蔽柵。本發(fā)明的一個優(yōu)點是在透明和/或透音環(huán)境下，累計獲得高水平的EMI/RFI屏蔽性能。
本發(fā)明還有一個目的是提供一種包括輕重量屏蔽柵或其它導電并光學透明的材料的EMI衰減裝置。本發(fā)明的一個特征是彼此相對并列布置屏蔽柵表面。本發(fā)明的一個優(yōu)點是組合了空腔，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，包括一個在空間鄰近第二導電件布置的第一導電件；一個在空間鄰近所述第二導電件布置的第三導電件，其中所述第一導電件在空間與第二導電件間隔開的距離不同于所述第二導電件在空間與第三導電件間隔開的距離。
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入具有不同尺寸和共振頻率的多個共振腔，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導電表面，并且兩個鄰近表面不平行。
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電基片，結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入阻止現(xiàn)在透過來的電磁輻射產生共振頻率的件中。
在另一個實施方案中，本發(fā)明提供一種衰減電磁干擾的裝置，包括一個第一限定空間，具有利用第一和第二導電屏蔽件構成的多個壁；一個第二限定空間，具有利用所述第二導電屏蔽件和第三導電屏蔽件構成的多個壁；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電屏蔽件鄰近壁之間的距離不同于對應的在所述第二和第三導電屏蔽件鄰近壁之間的共線距離。
還有，本發(fā)明的另一個實施方案是一種EMI衰減裝置，包括兩個導電表面，其中利用一個平均距離分開所述表面，其中所述平均距離選擇為在預定頻率下獲得最大衰減效果。


圖1是一個按照本發(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、用于安裝導電基片到支架上的一個示例性裝置；圖2B是一個截面圖，表示按照本發(fā)明特征、安裝導電基片的另一個示例性裝置；圖2C是一個截面圖，表示按照本發(fā)明特征、安裝導電基片的又一個示例性裝置；圖2D是一個截面圖，表示按照本發(fā)明特征、安裝三個導電基片的再一個示例性裝置；圖3是一個曲線圖，表示按照本發(fā)明使用一、二、三層導電基片時，在1.5GHz到5GHz頻率范圍內的EMI屏蔽；
圖4是一個曲線圖，表示按照本發(fā)明使用一、二、三層導電基片時，在6GHz到11GHz頻率范圍內的EMI屏蔽；圖5A是一個側視圖，表示按照本發(fā)明特征的、包括非平行導電表面的窗口；圖5B是一個側視圖，表示按照本發(fā)明特征的、包括非平行導電表面的窗口的一個變型結構；圖5C是一個側視圖，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變型結構；圖6是一個曲線圖，表示按照本發(fā)明使用平行和非平行導電表面時，在1.5GHz到5.1GHz頻率范圍內的EMI屏蔽；圖7是一個曲線圖，表示按照本發(fā)明使用平行和非平行導電表面時，在7GHz到11GHz頻率范圍內的EMI屏蔽。
通常，本發(fā)明的方法和裝置結合了這樣的零件，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10GHz的EMI頻率下，可以實現(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形狀和/或距離，從而對本裝置調諧而實現(xiàn)的。
衰減裝置通常包括多個表面，諸如彼此以預定距離、平行或非平行布置的導電屏蔽柵，它通過多個室或腔來增強衰減性能。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，預先布置的屏蔽柵還使輸入的EMI的任何共鳴產生或共振發(fā)生最小化。該傳播發(fā)生在由布置的多個導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，在包括三個或更多導電基片的構造中，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。依賴于目標頻率，基片彼此的距離、每個表面的形狀/外形被實驗導出，確保最佳的衰減性能。
具有本發(fā)明特征的一個示例性EMI衰減裝置表示在圖1中，它被包圍在諸如一個室的屏蔽罩16的壁14中。安裝在壁14上的是一個整體標記為18并按照本發(fā)明原理構造的本發(fā)明的衰減裝置。為了在頻率1GHz到10GHz范圍內獲得高EMI屏蔽，衰減裝置18具有改進的多個基片構造19。
包括壁的屏蔽罩16可以具有任何一種優(yōu)選類型的構造。上述壁包括一個開口20，來容納具有本發(fā)明多基片構造的窗口或具有本發(fā)明多基片構造的模板。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)地圍繞整個室，其邊緣延伸到開口20，從而賦予布置在開口內屏蔽模塊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。三基片模塊結構的細節(jié)本發(fā)明的屏蔽系統(tǒng)包括多個屏蔽基片。這些基片通常表面光滑，盡管不必平整或為平面。并且，這些基片相對共線布置，這樣一個基片為基準，其它基片靠近或遠離布置。
如圖2A、2B、2C和2D所示意描述的，一個示例性屏蔽系統(tǒng)包括第一、第二和第三基片36、37和38，罩住整個開口20。任何以預定結構相對安裝或定位基片同時與室屏蔽罩保持電接觸的件，都是合適的。
圖2A所示的構造，容納剛性導電基片、柔性導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并與開口的整個外周基本上溝通的結構支架26和27。支架整體可以具有類似的截面形狀。支架26和27的一個實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，任何導電或被賦予導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(均質導電材料)或者是在非導電材料上涂敷導電材料而成。導電涂層開始為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電基片或柔性導電基片時，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，并形成互補的匹配表面如螺紋孔22。
支架支承件41還包括一個指向開口中心向內延伸的唇邊43，并相對模塊平面為直角。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、從第一螺栓孔向內的另一個螺栓孔結構，可以提供附加的穩(wěn)定性，同時也促進在支架件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的其它支架結構28和29。該結構具有弧形通道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。這種屏蔽柵緊固結構還公開在美國專利號為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施方案，其中一個支架件29位于另一個支架件28和窗口開口之間的中間位置，從而使得導電基片36、37和38一件一件地安裝。
支架件28、29利用標準陰陽螺紋結構30可拆卸地安裝到窗口支架支承件41上。在此時，諸如螺栓等緊固件適合被形成橫向孔支架件區(qū)域滑動容納。螺栓端部錨固到窗口支架支承件形成螺紋孔22的區(qū)域?？蛇x擇的凸輪件或‘拉起’銷(它可以附加到上述陰陽螺紋結構30上或與件30一起工作)位于安裝的屏蔽柵周圍，并用于可調節(jié)地拉伸每個屏蔽柵。作為一種輔助‘調諧機構’，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。為增強機械和電接觸，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。在該實施方案中，屏蔽柵36、37和38，或者其它導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，屏蔽柵被夾在依次與屏蔽壁17和屏蔽柵36、37及38電接觸的導電疊板50之間。只要產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。
為了保持鄰近導電基片相對表面之間彼此分開預定的距離D1和D2，可以應用適合容納、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。本結構容許分別單獨安裝支架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、臺階狀結構進行布置。臺階式支架-支承表面可以彼此一體化成型來構成單個支架安裝結構68，或者分別單獨制造并利用上述多種卡緊或螺栓件連接到一起。類似，單獨支架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。本安裝構造的一個顯著特征是能夠使得單獨支架基片一件一件地安裝，這樣方便了從屏蔽罩一側對選定的基片進行安裝、維修、替換和清潔。
可以使用一個或多個導電基片提供這里所述的多個導電表面。例如，當示例性安裝結構容易容納單個導電基片時，單片柔性導電基片可以折疊或布置以提供所述的表面。這種使用單個柔性導電基片的應用可以想象在圖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?；嚯x細節(jié)已經發(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EMI頻率，基片間距離D1應該不等于其它基片間距離D2…Dx的整數(shù)倍。在一個示例性實施方案中，第三屏蔽柵38相對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?shù)谝缓偷诙帘螙判纬梢粋€共振腔時，第三屏蔽柵阻擋共振輻射的傳播。相反，當?shù)诙偷谌帘螙判纬梢粋€共振腔時，第一屏蔽柵阻擋共振輻射的傳播。導電基片材料細節(jié)屏蔽基片36、37、38利用導電材料制造。具有達到每平方12歐姆的電阻的材料是合適的。這樣，跨過正方形區(qū)的兩個平行側測量電阻時，正方形的EMI衰減模塊應該具有不高于12歐姆的電阻。選用較大面積的導電基片時，相應地需要較厚的導電層。通常，導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。
可以應用但不限于下述的多種類型導電材料金、銀、青銅、銅、鋁、不銹鋼及其組合。本發(fā)明者發(fā)現(xiàn)，確定的、相對高的反射率(即導電率)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。
其它實施方案也適合作為導電基片，包括但不限于，由涂敷良好導電性和光學透明金屬或網柵涂層的剛性或柔性透明結構(例如塑料或玻璃)構成的復合材料。導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。在網格圖案的情況下，本方法允許使用幾個埃厚或稍厚一些的光學透明的導電涂層。結果，這些光學透明材料具有比自支承屏蔽柵更好的透光性。合適的光學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的暴風安全系統(tǒng)公司提供。
如上所述，基片可以利用平板結構、彎曲片結構布置，或者同時使用平面和彎曲構造。例如，圖2A描述了一個通常平的基片37、38，其外周構成分別向上的折角部分39和40。可選擇提供的這些折角區(qū)可進一步促進在基片和支架支承件41之間的電接觸。屏蔽柵基片細節(jié)這里屏蔽柵用作導電基片，幾種不同的網孔目數(shù)是合適。網孔圖形可以定義為在1英寸的長度上沿著一個給定的直線或正交方向開口的數(shù)目。如上所述，不同屏蔽柵的網孔大小不同。通常，網孔目數(shù)在14(粗)和60(細)之間，具有良好的衰減結果。在一個實施方案中，需要衰減最大化而不太強調最小化網紋圖形，此時第一屏蔽柵36可以具有相對粗的網孔圖形，而第二屏蔽柵37可以具有相對細的網孔圖形，并且三個屏蔽柵中最靠內的屏蔽柵38具有最細的網孔圖形。可是，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拆卸，以方便清潔、維修和更換。
除了使用具有不同網孔圖形的三個屏蔽柵外，三個屏蔽柵也可以定向布置，以便每個屏蔽柵的電線陣列與其它兩個屏蔽柵的電線陣列中的每一個偏移一定角度。偏移角度在15到45度之間時可取得最佳性能。這種偏移布置可以最小化網紋效應。
屏蔽柵可以形成多種不同的結構。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電線股。并且屏蔽柵電線實際直徑可以不同，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。當使用透明基片上的金屬化圖形時，表面的剛度依賴沉積到基片上的網格金屬件的寬度和厚度。屏蔽性能實例參照圖3和4，該曲線圖表示針對三平面屏蔽柵設計、具有1又3/4英寸寬度的雙平面屏蔽柵設計、具有3/4英寸間隔的雙平面屏蔽柵設計和單屏蔽柵設計，在1GHz到11GHz頻率內改進的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，EMI衰減性能在一定初始頻率和共振/共鳴頻率時下降，例如比較在頻率3.3GHz的共振點(圖3中的A點)和它的2倍頻率6.6GHz(圖4中的點B)。其它共振點在上述兩個圖中標記為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。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個或更多的具有適當間隔的屏蔽柵來擴展上述方法。非平行基片現(xiàn)在參照圖5A、5B、5C，提供按照本發(fā)明的其它設計的側視圖。如上所述，布置三個屏蔽柵來衰減EMI。可是，這些設計也采用非平行腔體來表面來進一步促進腔體限定的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拉動或橫向移動第一和第三屏蔽柵36、38來形成腔體15內壁19的一部分。一個不太凸起的側屏蔽柵構造表示在圖5B。作為一種選擇，中心也可以向外移動，從而使得內壁內凹，換句話說，第一和第三屏蔽柵36、38可以按基本彎曲的設計構造，以便各個弧面部分定位在相反的方向。作為一種選擇，如圖5C所示，三個屏蔽柵中的兩個布置為‘V’形構造。
最后，第一和第三屏蔽柵可以具有彼此面對的不同形狀的表面，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凹的表面，同時定位第三屏蔽柵38向內或向中心偏移形成更凸出表面。另一種合適的屏蔽柵構造包括定位兩個側面屏蔽柵36、38，利用中間屏蔽柵37有效地分割(或者等分或不等分)在兩個側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的對應中心39連接，從而向內拉動或橫向移動最外側的屏蔽柵并指向中間屏蔽柵，形成凸起腔體的部分內壁19。另一種制造曲面腔體表面的方法是首先將剛性導電材料制造成需要的形狀，再使用與處理上述‘基片材料細節(jié)’所述平面導電基片相同方法對這些非平面進行金屬化處理。
與以前設計一樣，在任何兩個鄰近基片之間的距離應該不等于其它屏蔽柵之間對應距離的整數(shù)倍。
圖6和7對比三屏蔽柵中心拉動設計、三平面屏蔽柵設計和單個屏蔽柵設計，對應不同頻率的EMI衰減值。圖中說明文字14×18表示網孔目數(shù)。
圖6和7清楚地說明三屏蔽柵中心拉動設計在確定共振頻率下的衰減特性好于三平面屏蔽柵設計(見點F、G、H)。例如在頻率7.9GHz時(圖7中G點)，三屏蔽柵平行設計由于在內屏蔽柵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，中心拉動結構提供的衰減值超過50dB。
可是，在圖7中，在一些較高的頻率下，三屏蔽柵平行構造比中心拉動構造表現(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果，因此非平行并列布置(例如‘中心拉動’)設計也可以用于雙屏蔽柵構造，來獲得一些改進。屏蔽柵間距和形狀的適當選擇可以確保在特定頻率下的適當屏蔽。并且，非平行屏蔽柵可以用于組合了四個或更多個屏蔽柵的設計中。
本發(fā)明的特殊價值在于從感興趣的頻率中消除或移走共振點。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電平面基片，導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入一個防止這些通過的電磁射線產生共振頻率的裝置。
本防止共振裝置包括一個利用第一導電平面基片和多個鄰近第一導電平面基片并列布置的附加導電平面基片構成的空腔。其中，附加基片沿著與電磁輻射原點相反方向布置。
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造、天花板構造、窗口構造和分隔構造，并且也可以用于電子產品制造、電動車輛制造以及涉及防竊聽的軍工業(yè)應用。
因此，可以應用典型導電基片(如上所述的屏蔽柵和金屬化柵格陣列)以及非典型導電基片，這些非典型導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，其中這些結構單元可以同心或相同尺寸布置以及共面布置來構成一個連續(xù)基片。通過選擇合適的材料，本方法和基片可為任何一個試圖屏蔽物附加一個透明和透音的元件。
盡管本發(fā)明是按照本發(fā)明的所示實施方案的細節(jié)進行說明的，但這些細節(jié)不用于限制所附權利要求書限定的范圍。例如和如前所述，為獲得針對目標頻率最佳的EMI衰減性能，二、三或多于三個的基片可以彼此相對布置，以及單獨修正或制造它們的表面。
權利要求
1.一種EMI衰減裝置，其特征在于，它包括a)一個在空間上鄰近一個第二導電平面件并與之間隔一個第一距離布置的第一導電平面件；和b)一個在空間上鄰近所述第二導電平面件并與之間隔一個第二距離布置的第三導電平面件。
2.如權利要求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.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，至少兩個所述鄰近表面彼此不平行。
6.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括一個第四平面件，其鄰近所述第三平面件并遠離第一平面件布置。
7.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述導電平面件包括布置為矩形陣列的材料。
8.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述衰減為大約90到120dB。
9.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述平面件為具有網孔結構的屏蔽柵，每個所述網孔結構是格柵并具有一定網孔目數(shù)。
10.如權利要求9所述的裝置，其特征在于，所述第一導電平面件的網孔目數(shù)小于所述第二導電平面件的網孔目數(shù)。
11.如權利要求10所述的裝置，其特征在于，所述第二導電平面件的網孔目數(shù)小于所述第三導電平面件的網孔目數(shù)。
12.如權利要求10所述的裝置，其特征在于，所述三個導電平面件的網孔目數(shù)在每英寸8到200之間。
13.如權利要求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.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述導電材料是光學透明的。
16.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述導電材料是金屬化的光學透明基片。
17.如權利要求16所述的裝置，其特征在于，所述光學透明基片選自下述組中，該組包括玻璃、塑料、編織結構材料、柵格材料或它們的組合。
18.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述導電平面件具有低于每平方12歐姆的電阻。
19.如權利要求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，以使在預定EMI頻率下的EMI衰減最大化。
21.如權利要求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所述特定頻率下的EMI進行附加衰減。
22.如權利要求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入多個具有不同尺寸和不同共振頻率的共振腔中，以便在一個特定空腔內的輻射共振被所述的其它共振腔阻止。
24.如權利要求23所述的方法，其特征在于，所述共振腔包括a)一個第一導電平面；b)一個鄰近所述第一表面布置的第二導電平面，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)一個鄰近所述第二表面并遠離第一表面布置的第三導電平面，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.如權利要求23所述的方法，其特征在于，還包括一個鄰近所述第三表面并遠離所述第一表面布置的第四導電表面，以便形成一個第三限定空間。
26.如權利要求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.如權利要求23所述的裝置，其特征在于，所述表面是導電屏蔽柵。
28.如權利要求23所述的裝置，其特征在于，所述表面是光學透明的導電表面。
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導電表面，并且任意兩個鄰近表面不平行。
30.如權利要求29所述的窗口，其特征在于，還包括a)一個與導電窗口支架連接的第一導電表面；b)一個鄰近所述支架上的所述第一表面布置的第二導電表面；以及c)一個鄰近所述第二表面并遠離所述支架上的所述第一表面布置的第三導電表面。
31.如權利要求30所述的窗口，其特征在于，還包括一個鄰近所述第三表面并遠離所述第一表面布置的第四導電表面。
32.如權利要求29所述的窗口，其特征在于，至少一個所述表面是非平面。
33.如權利要求29所述的窗口，其特征在于，所述表面是屏蔽柵。
34.如權利要求29所述的窗口，其特征在于，所述表面是光學透明的。
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)使已經通過的電磁射線進入一個用來減少所述通過的射線進一步通過的裝置。
36.如權利要求35所述的方法，其特征在于，所述減少裝置包括由多個沿著垂直于第一基片平面的直線并列布置的附加導電平面基片所構成的區(qū)域，其中所述附加導電平面基片沿著與電磁輻射原點相反方向布置。
37.如權利要求36所述的方法，其特征在于，至少一個所述附加平直基片不平行于第一平面基片。
38.如權利要求35所述的方法，其特征在于，所述基片是屏蔽柵。
39.如權利要求35所述的方法，其特征在于，所述基片是光學透明的。
40.一種衰減電磁干擾的裝置，其特征在于，它包括a.一個第一限定空間，具有由第一和第二導電屏蔽件構成的多個壁；b.一個第二限定空間，具有由所述第二導電屏蔽件和一個第三導電屏蔽件構成的多個壁；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電屏蔽件鄰近壁之間的距離不同于在所述第二和第三導電屏蔽件鄰近壁之間的對應共線距離。
41.一種EMI衰減裝置，其特征在于，它包括兩個導電表面，其中所述表面分開一個平均距離，所述平均距離選擇為在預定頻率下獲得最大衰減效果。
42.如權利要求41所述的EMI衰減裝置，其特征在于，所述兩個導電表面具有非平面形狀，并且所述表面分開一個平均距離，所述非平面形狀和所述平均距離選擇為在預定頻率下獲得最大衰減效果。
43.如權利要求41所述的EMI衰減裝置，其特征在于，所述至少一個所述表面還包括屏蔽柵。
全文摘要
一種包括至少兩個基片(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、以距離上述兩個基片預定間距布置的一個附加基片。
文檔編號H05K9/00GK1362006SQ99816809
公開日2002年7月31日 申請日期1999年7月19日 優(yōu)先權日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 申請人:柯倫公司(又名林德格潤Rf容器公司)