光通信模塊中電磁兼容結構的研究

陳炳榛，郭 倩，徐嬌嬌

（同方電子科技有限公司 江西 九江 332002）

1 引言

所謂的電磁兼容，主要就是人員在進行光通信模式設計時，為了保證相關電子設備處于穩定運行狀態，那么面對復雜電磁環境，也應該要求設備性能得以有效發揮，盡可能減少運行故障問題的出現。最為關鍵的是，為了能夠準確找出電磁干擾的問題，就必須對干擾因素進行詳細分析。本文將針對光通信模塊中電磁兼容結構方面進行詳細分析，希望能夠給相關人士提供參考價值。

2 電磁屏蔽結構分析

2.1 屏蔽效能

通過實際調查可以看出，目前我國光通信模塊當中，其中站在光口與光模塊外殼結構上，主要應用的就是上下蓋扣合手段，就是希望能夠確保器件與殼體處于緊固狀態。在實踐中發現，完成扣合以后，其中光口部分會出現不同程度的裂縫。尤其是當前廣泛使用了10 G&28 G頻率以后，縫隙的尺寸已經大于的1/10λ電波長，此時更會加大泄漏問題的出現。這樣的光模塊無法滿足EMI電磁輻射要求，會存在EMI電磁波的泄漏，無法滿足光模塊EMC&EMI電磁兼容的要求。

面對以上扣合手段存在的弊端，出于處理好EMI電磁輻射隱患的現象下，相關工作人員可以結合以下幾點進行解決：（1）只能使用銀漿處理，涂抹在光口部分和外殼部分的上下蓋結合處，實現縫隙的緊密結合；（2）基于模塊外殼內部視角下，工作人員可以準備好錫箔類型的材料，將其內部全部貼滿，由此能夠對電磁波加以有效吸收，從而能夠處理好EMI電磁輻射現象。但是從根本上而言，以上幾點措施在現實操作中存在較大難度，而且也不能滿足EMC&EMI電磁兼容的測試標準。

工作人員在開展電磁屏蔽期間，主要就是將重心放在兩個空間結構中，實施有效金屬隔離處理，一方面能夠確保電場以及磁場處于相對狀態的基礎上，另一方面也能夠避免相鄰區域內出現相互影響以及輻射等問題。詳細進行研究，工作人員在進行屏蔽效能設計期間，將零部件、組合件以及電纜等多個部分做出統一性的規劃，避免威脅電磁場現象的出現，將整個信號控制在規定范圍中。工作人員通過屏蔽體的作用，全面包裹住系統以及接收電路等多個部分，經過工作人員此種操作，像外部環境中存在電磁場，能夠有效避免其對電路等構成的威脅。從根本上來講，像屏蔽體的存在，主要就是在面對導線以及電纜等部分時，能夠很好保護電磁波對其部分造成影響，而且也能夠有效吸收能量等。總之，電磁屏蔽結構當中體現出的屏蔽效能，針對屏蔽體的存在，能夠凸顯出控制騷擾范圍的效果。

2.2 屏蔽材料

光通信模塊電磁兼容結構設計過程中，為了能夠達到高質量屏蔽效果，最為關鍵的，就是希望人員能夠合理選擇所使用的屏蔽材料，做到對每一種屏蔽材料性能以及特點等進行深入分析。工作人員從屏蔽機理的角度，對屏蔽進行有效劃分，其中主要可以劃分成電場、磁場以及電磁場3種模式。研究其中電場屏蔽作用，就是在能夠保護好敏感電路耦合電壓的基礎上，降低一切外在騷擾因素對電場的威脅，工作人員借助良好導電性能的金屬屏蔽材料，然后確定出騷擾源與敏感電路，將材料妥善設置在兩者之間。在此期間，面對過程中使用的金屬屏蔽材料，也應該做出接地處理。只有經過妥善接地操作，才能夠避免騷擾電場、威脅電路、電壓行為的出現。

分析當前電場屏蔽方式，主要圍繞反射為出發點，針對該種現狀下，在工作人員進行設計時需要注意，必須加強對屏蔽體厚度的關注，嚴格把控好其厚度數值，適當整合薄層屏蔽模式，或者是人員事先準備好塑料，然后將相對較薄的導電層做出妥善設置；而磁場屏蔽模式的存在，內部涵蓋低頻與高頻兩種方式。如果工作人員開展低頻磁場屏蔽處理，那么就可以借助高導磁率的材料，組建成性能良好的低磁阻通路，在整個屏蔽體結構當中，能夠有效把控大多數的磁場。為了能夠確保磁場屏蔽作用得以充分發揮，那么工作人員所借助的屏蔽體，應該盡可能選擇極高導磁率的結構，在較大屏蔽體厚度的基礎上，自然能夠獲取到較小磁阻，最終就能夠達到高質量屏蔽結果。但是，如果工作人員選擇一些高導磁材料，在較低導磁率的現狀下[1]，更加會加大磁損現象的出現。面對該種問題下，工作人員在實施屏蔽處理時，為了能夠避免騷擾磁場對電壓等構成的威脅，可以通過高導電率材料渦流反向磁場進行有效處理。與電場屏蔽模式不同，此種操作不需要做出特別接地處理。

分析行業人士經常使用的電磁場屏蔽，在選擇材料過程中，應該將重心放在高導電率的材料，將其當作屏蔽結構，然后做出合理接地操作。在開展電磁場屏蔽操作中，其間能夠借助高導電率材料產生的渦流的反向磁場，維護好磁場結構，然而伴隨著接地步驟的完成，也能夠有效達到電場屏蔽的效果。在接下來系統運行當中，因為不斷上升的頻率值，像其中出現的波長，也會整合屏蔽體上縫隙大小，將兩者控制在適應的標準范圍中，因而電磁場屏蔽的關鍵除了要采用高導電率材料，還要控制屏蔽體的孔縫泄漏。

工作人員在現實開展設計過程中，要想能夠達到高質量屏蔽效果，那么工作人員可以在選擇高導電屏蔽材料期間，整合鋁、銅，或者鋁鍍銅等類型的材料加以處理。但是像特殊時期有著極高標準的部分，此時可以在表面再次添加一些銀材料。除此之外，工作人員所選用的高導磁率材料，一方面可以應用不銹鋼或者鐵材料，另一方面也可以圍繞選擇的材料，將其厚度控制在合理范圍當中[2]。

2.3 屏蔽設計

通過實際調查發現，當前屏蔽體應用期間，其屏蔽作用的發揮，主要存在兩個制約原因：其一是工作人員應用的屏蔽體，務必要達到完整性的狀態，確保屏蔽體表面具備良好導電性能；其二是嚴禁破壞屏蔽體導體的現象，避免天線問題的出現。但是工作人員在現實處理時，經常會有散熱孔分布在屏蔽體的上面，或者是綜合多個零部件構成的屏蔽體，內部必然會存在一些縫隙。縫隙或孔洞是否會泄漏電磁波，取決于縫隙或孔洞相對于電磁波波長的尺寸。為了能夠降低泄漏現象的出現概率，此時縫隙的大小，其尺寸最好應該小于波長。如果有著較高騷擾頻率，再加上較短波長現狀下，格外需要引起工作人員的關注。面對裝配屏蔽體，其屏蔽作用的凸顯，工作人員可以結合以下幾方面進行處理：（1）維持接觸面保持良好平整狀態，從根本上降低阻抗問題的出現；（2）將接觸面做成單止口或者雙止口的裝配方式，以增加屏蔽體密閉性，見圖1。

圖1 止口結構示意圖

在工作人員實施通風孔操作期間，之前經常使用的就是一個大孔，那么此時可以借助幾個小圓孔進行處理，然后對相鄰小圓孔之間距離進行有效控制，像通風孔的距離，最好應該超出1/2波長[3]，見圖2。

圖2 通風口示意圖

3 測試結果及分析

我國某地區企業工作人員通過以上步驟，開展了光通信模塊中電磁兼容結構設計處理，然而面對內部存在的產品，開展實驗操作中，主要就是站在XFP模塊管殼結構，靈活運用各種手段開展設計處理，最終完成樣品設計以后，也由專業人員實施了針對性性能檢查。根據FCC47CFRPar t15SubpartBsection15.109(a)，電磁騷擾場強的峰值限值為74 dBuV/m，平均值限值為54 dBuV/m。改善前的XFP2模塊電磁騷擾場強在水平方向的測試結果見表1。

表1 改善前水平方向測試數據

改善后的XEP模塊電磁騷擾場強在水平方向的測試結果見表2。

表2 改善后水平方向測試數據

改善后的XEP模塊電磁騷擾場強在垂直方向上的測試結果見表3。

表3 改善后垂直方向測試數據

通過以上全部測試數據結果可以發現，經過工作人員全方面改善處理舉措以后，站在其電磁騷擾場強最大峰值視角下，其中主要降低了2 dBuV/m，平均降低數值為6 dBuV/m。

4 結論

綜上所述，工作人員進行光通信模塊設計工作，為了能夠獲取到理想設計結果，保證光通信模塊能夠具備接收與發出指令，那么設計人員必須對電磁屏蔽設計事項形成高度關注。在實際開展設計過程中，首先應該明確好存在騷擾源的特點，然后秉持實事求是的原則，合理應用相應的屏蔽材料，在整合現代化設計方式下，以最終保證屏蔽作用得以發揮。經過較長時間觀察可以看出，工作人員在通過一系列設計手段后，一方面能夠保證光通信模塊電磁兼容性得以充分實現，另一方面也不會對各項工作構成明顯威脅[4]。