Laird™ Eccosorb™ 吸波材料解决方案

适用于辐射较大的Retime和ASIC 芯片

时间： 2024-05-10 来源：中汇瑞德微信公众号

技术问答

抑制Retimer芯片在22GHz的杂讯是一回事，准确提供所需解决方案的理想特征参数又是另外一回事。阅读下文，了解一家全球网络技术制造商如何在对比九种不同的仿真结果后，最终选择Laird™ Eccosorb™ GDS（经过莱尔德实验室确认的高频吸波材料，可降低总辐射功率）作为其理想的解决方案。

通过仿真甄别适用于辐射较大的Retime和 ASIC 芯片的“最佳”吸波材料

服务器路由器电路板上使用了很多Retime和专用 (ASIC) 芯片。尽管这两种芯片都会产生令人头疼的辐射，但目前实验室仿真可指出相关解决方案，以减少不必要的杂讯并提高整体信号完整性。

在以下案例中，有一家全球网络技术公司使用工作频率为 22GHz 的Retimer芯片来传输新的信号时，很容易受到杂讯的干扰。最初，其使用垫片来抑制 Retimer和ASIC芯片产生的20到30GHz频率范围内的杂讯。随着数据传输速率的提高，垫片已无法满足需求。该公司还考虑过使用金属屏蔽。然而，在路由器电路板位置，若散热器的面积比芯片大，能量就会通过路由器电路板和散热器之间的间隙产生耦合。因此，需要一种新颖的解决方案来抑制信号干扰。

评估吸波材料解决方案

该公司后来选择用射频/微波吸波材料取代垫片来减少耦合。这种材料能够被裁切成“相框”的形状紧贴并环绕在Retimer和ASIC芯片周围，进而改善对杂讯的衰减。

问题众多，却鲜有准确的答案。比如就厚度、宽度和类型而言，什么才是最好、最有效的吸波材料？材料参数变化如何影响高频下的衰减性能？在低频下，又该如何解决难题？

为了寻求帮助，该公司求助于杜邦集团旗下莱尔德业务部的内部仿真和建模团队，并使用了Ansys HFSS 全波 3D 电磁仿真软件。莱尔德在评估不同参数的吸波材料时，会使用实验室仿真来计算总辐射功率 (TRP)的减少和信号衰减的程度。

研究人员对所有变量进行评估：PCB 和散热器尺寸、PCB 和散热器之间的距离、可用电路板空间、吸波材料厚度和宽度以及磁填充量。

目标包括：

定义适用于每个频率的最佳吸波材料。
确定使用特定吸波材料宽度所带来的 TRP 影响。
确定使用特定吸波材料厚度所带来的 TRP 影响。
针对恒定体积的吸波材料优化宽度/厚度。
在各种吸波材料和参数中精确定位 “最佳”吸波材料和形状尺寸。

测试各种厚度

例如，研究人员对一种吸波材料Laird™ Eccosorb™ BSR-1 进行了评估，评估了吸波材料厚度为 2 mm、1.6 mm 和 1 mm 时的 TRP 减少效果。结果表明，在使用更厚的吸波材料后，所有频率的 TRP 减少效果都有了明显的改善。对最薄的 BSR-1 吸波材料 (1 ) mm的模拟结果表明，在 22 GHz 时 TRP 下降了约 17db。

评估各种宽度

莱尔德的研究人员对 BSR-1 进行了更多测试，然后利用仿真来确定有效减少 TRP 的最佳吸波材料宽度。BSR-1 吸波材料使用 1.6 mm 的厚度作为基线，宽度分别设置为 1 mm、3 mm、5 mm 和 7 mm。宽度增加获得了好的结果：7 mm（约 0.28 英寸宽）的仿真效果最好，在 22 GHz 时 TRP 降低了 15db。

厚度与宽度：哪个更重要？

在保持吸波材料体积恒定且所有参数不变的情况下，研究人员得出了两个令这家网络技术公司非常感兴趣的重要结论：

在较低频率下，吸波材料厚度对于获得最佳 TRP 减少效果更为重要。

在较高频率下，吸波材料宽度更为重要。

性能最佳的吸波材料

为了说明不同PCB/散热器和吸波材料尺寸带来的差异并更好地确定 TRP 的平均减少量，莱尔德总共模拟了九种尺寸和材料组合。透过这些仿真得到的三个最重要的发现是：

在较低频率下（低于 20 GHz），Laird™ Eccosorb™ FGM-40 和两款Laird™ Eccosorb™ BSR 吸波材料在减少 TRP 方面的总体表现最好。

在Retimer ASIC 芯片中最常见的较高频率下（大于 20 GHz），Laird™ Eccosorb™ GDS 在减少 TRP 方面的总体表现最好。

在 40 GHz 以上的频率下，Laird™ Eccosorb™ JCS-9 表现最好。

适用于高频应用的行之有效的吸波材料解决方案

提高数据传输速度需要全面、成熟的解决方案来降低辐射。在本文所述的Retimer和 ASIC 高频应用中，Laird™ Eccosorb™ GDS 展示出较高的介电常数和高磁导率特性，可有效抑制空腔谐振。这种吸波材料和其他产品都被这家公司采纳。该公司的设计团队无需进行额外仿真，因为莱尔德所作的初始工作仍行之有效。最近，莱尔德为其相框形吸波材料导入了新颖的模压成型制造工艺。模压成型可降低材料成本，实现 0.50 mm（约 0.02 英寸）的吸波材料公差，从而使企业用户受益。凭借这一定制解决方案，该网络技术公司成功抑制了其Retimer和 ASIC 高频应用中的信号干扰，使持续创新成为可能，让用户受惠。

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