【成功案例】Laird表面贴装两片式板级硬角屏蔽罩解决车载以太网辐射超标问题

时间： 2018-06-12 来源：世强

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车载电子EMC法规中对导航频段的限值要求非常严苛，我们的一款车载音响产品中，车载以太网模块的辐射在俄罗斯导航系统频段超标严重，对噪声源头进行分析后决定采用屏蔽罩进行噪声抑制，通过对屏蔽罩形态和材料进行选择后，最后找LAIRD按笔者案例的实际情况定制了一款屏蔽罩，采用Laird设计的表面贴装两片式板级硬角屏蔽罩后，顺利的解决了问题。

实验数据、噪声源头分析及对策选择

噪声在GLONASS频段失效，为俄罗斯导航系统频段，此频段限值只有4db，非常严苛：

失效频点为1.6Ghz，其值测得19db，限值4db，因此超标了15db：

Ethernet Clock 为50Mhz，其边沿非常陡峭只有800多ps（见下图），导致1.6Ghz高频谐波分量比较大，这些谐波分量沿着CLK走线辐射出去，引起RE超标。

而CLK线上已经加了RC滤波（见下图RMII_REF_CLK）且其PCB段走线均埋内层，PCB板上的以太网走线其辐射已被PCB屏蔽掉，因此可以推出辐射来源应该是以太网芯片（因芯片内部也有一段CLK走线），芯片内部的CLK走线导致了辐射超标。

为此我们可以使用屏蔽罩对芯片的辐射进行屏蔽。

屏蔽罩型号、料号选择

屏蔽罩需要覆盖笔者的板子上以太网芯片及芯片周围搭配的元器件，形状不规则，所以厂商的标准屏蔽罩无法用在实际案例中，需要在屏蔽罩的形状和高度上进行定制，当然，屏蔽罩的材料和形态也需要进行选择，以下会一一阐述。

屏蔽罩材料选择

屏蔽材料一般厚度为0.2mm，分三种情况：静磁屏蔽、低频电磁屏蔽及高频电磁屏蔽。实用上根据不同的情况选用不同的屏蔽材料。

静磁屏蔽：为了使杂散磁场集中到屏蔽罩壳体上，屏蔽罩应具有尽可能高的磁导率。所有磁导率高的软磁材料，如电磁纯铁、球墨铸铁、坡莫合金、硅钢、软磁铁氧体等，原则上都可选用。设计上应按磁屏要求、价格、壳体强度、加工性能等，综合考虑后选定。

低频电磁屏蔽：除屏蔽静磁外，还需兼屏蔽变化的电磁场。如工频电磁场等。除要求磁导率高外，还要求电导率高。较理想的材料是坡莫合金，考虑到价格和加工因素，大的屏蔽罩以电磁纯铁为宜。坡莫合金中含镍量高于40%时，磁导率和电导率都很好。此外，含铝15%～16%左右的铁铝合金也是常用的磁屏材料。

高频电磁屏蔽：以屏蔽电磁波为主要目的，屏蔽所依据的原理是楞次定律，利用屏蔽罩内的感生电磁场来抵消外来电磁干扰，应选用良导体制作屏蔽罩，如铝和铜等，洋白铜是一种容易上锡的金属屏蔽材料，它在焊接、散热和蒸气方面上比较好。

因为此案例超标点为1.6Ghz的高频噪声，需要采用铝铜等高频电磁屏蔽材料，而车载电子产品需要高可靠性，洋白铜良好的上锡性、散热性，成为我们在此案例中选择的屏蔽罩材料。

屏蔽罩形态选择

根据实际情况，我们选择Laird的表面贴装两片式板级硬角屏蔽罩，两片式板级屏蔽罩使用户检查或修理屏蔽元件更具灵活性，而不必移除整个屏蔽造成板损坏。盖子可以轻松地卡入和松开，使得维修更快更容易，减少了板返修。两件式屏蔽件可预先组装或不组装。两片式屏蔽件能够承受跌落、冲击试验,能够在三个平面中都承受从 10Hz 到 2000Hz 的 4g 加速度三个小时，Laird 专有的 100％自动光学检测可以验证包括内壁在内的共面性。

另外，因为噪声频率较高，Laird对屏蔽罩设计了硬角，使得转角开口减少，提高了屏蔽性。

屏蔽罩焊盘之间的间距

此屏蔽罩为抑制以太网模块发出的1.6Ghz噪声，根据公式C=λf，其中C为光速300000000米，λ为波长，为噪声频率即1.6Ghz，代入可得 λ=C/f=3/16（米）而缝隙长度需小于等于波长的1/30才能起到屏蔽效果，因此，缝隙长度即屏蔽罩焊盘间距： L ≤ 3/(16*30)=6.25mm

最后设计并安装的屏蔽罩如下图所示：

采用Laird表面贴装两片式板级屏蔽罩后的测试结果

下图是采用Laird表面贴装两片式板级屏蔽罩后的测试结果，1.6Ghz噪声降低到了1.343db，从19db到1.343db，大幅度改善了将近18db，完美的解决了车载以太网的高频辐射超标问题。

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硬件技术 Lv6. 高级专家 2019-04-28

学习
用户83734992 Lv6. 高级专家 2019-04-25

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korey Lv7. 资深专家 2019-01-21

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hunter Lv6. 高级专家 2018-12-30

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hilly Lv6. 高级专家 2018-12-25

写的不错，收藏

z24656 Lv6. 高级专家 2018-12-25

学习了
开哥哥 Lv7. 资深专家 2018-12-21

学习
wylfdx Lv6. 高级专家 2018-12-20

学习了
lcch81 Lv7. 资深专家 2018-12-18

很好
zhang Lv7 2018-12-14

谢谢分享

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A18000-02	Liquid Gap Fillers	Tflex CR350	85.00	3.20	-55.00	200.00	69.00	Pink/White	50cc cartridge

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Operating Temperature Max (Celsius)

Coefficient of linear expansion (cm/cm/℃)

Length (mm)

Thickness (mm)

Width (mm)

Option Availability - Machining

Option Availability - on drawing

REACH

305027056

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REACH

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