阻抗表面在电磁干扰抑制中的应用研究
发布时间：2020-12-13 19:35
5G通信、人工智能、高性能计算等的快速发展,使得高速、高密度电路广泛地应用在电子设备中,在造福人类的同时,也引入了不可忽视的电磁干扰（Electromagnetic Interference,EMI）问题。电磁环境的恶化对器件工作、人员安全和军事作战带来了新的挑战,常规的电磁吸波、滤波、屏蔽手段已经不再适用,急需寻找新型的EMI抑制方法。与此同时,以新型二维材料和人工超表面为代表的阻抗表面,以其独特的电磁性能,正带给电子领域多方面的应用革命。本论文针对电磁干扰抑制面临的新挑战,基于石墨烯薄膜和人工超表面这两种阻抗表面,结合实际工程需求分别设计了新型的电磁吸波、滤波、屏蔽等电磁干扰抑制结构。最后,将所设计的电磁屏蔽结构应用于相关企业的“散热器+芯片封装”产品中。论文的主要工作和创新点如下:1、设计了光学透明的石墨烯微波吸波体。我们制备的图案化石墨烯样品克服了石墨烯在GHz频段主要呈现电阻、电抗较小的弱点,突破了 Salisbury型吸波体的介质厚度须为四分之一波长的限制,并取得了 80%左右透光率和90%以上的峰值吸波率。同时我们发展了增强其工作带宽和吸波率的方法,其工作带宽可增大3 G...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：147 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１?（ａ）生活环境中的ＥＭＩ问题；（ｂ）器件工作环境中的ＥＭＩ问题；（ｃ）??军事战机和车辆中的ＥＭＩ问题
石墨烯在ＥＭＩ抑制的应用方面，主要包括电磁屏蔽和吸波。??韩国的Ｊｏｕｎｇｈｏ?Ｋｉｍ教授团队首次用实验探索了单层石墨烯的屏蔽效能??（Ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ?Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ，ＳＥ）?［４３］，如图１．２所示。单层的无缺陷石墨稀表面阻??抗在６００欧姆左右，屏蔽效能为２．２７?ｄＢ，当石墨烯层数增加为两层和三层时，屏??蔽效能增加为４．１３?ｄＢ和６．９１?ｄＢ，单位厚度（ｎｍ－１）石墨烯的屏蔽效能为金箱的??七倍。基于［４５］中的工作，该课题组将石墨烯应用在三维混合信号系统中，用于??屏蔽垂直方向的噪声耦合。实测垂直方向的噪声稱合下降了?１０?ｄＢ到１７?ｄＢ，如??图１．３所示。该课题组在后续的工作中探索了石墨烯在器件级电磁屏蔽领域??中的应用，文中讨论了两条微带线之间用石墨烯进行屏蔽的情形，取得了最高达??４６?ｄＢ的屏蔽效能，如图１．４所示。??８，???（ａ）?（ｂ）?Ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ?Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ??＼?｜?６??＼?Ｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅ?ｗａｖｅ?（Ｒ）?＂５??Ｉｎｃｉｄｅｎｔ?ｗａｖｅ?ｃ??ｉ??Ｉ?２?０＾?廿妝哪她??、４）?君?－〇－?Ｈｏｒｎ?ａｎｔｅｎｎａ??Ｔｒａｎｓｍｉｔｔａｎｃｅ?ｗａｖｅ?（ｔ）?０?ｔ?２?３??ＮｉＯＴｂｅｒ?ｏ？?ｙａｐｈ？ｉｅ?ｌａｙｅｒ??２５｛??ｎｒ－￣…．：．一．一人??ｆ
Ｏｎ－ｃｈｉｐ?ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ?０Ｃ＜ＤＣ?ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ?Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ?（Ｈｚ）??图１．３文献［４５］中的实验示意图以及实测石墨烯对噪声耦合的屏蔽效果。??＞〇?????＿?４６．０?ｄＢ??ｉ?＊ｓ?＂Ａ??，４０?ｖ??、１，ｃｒ，?！：＂?＼??ｉ：??Ｇｒａｐｈｅｎｅ?ｓｈｅｅｔ?＃?Ｉ?１?＼??＿｜?，?２０９〇＾??Ｓ?Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ?［ＧＵｚＪ??图１．４文献［４６］中两条微带线之间用石墨烯薄膜做屏蔽的示意图及实测结果。??意大利ＥＴ?ａｍｏｒｅ教授课题组在石墨烯屏蔽方面做了大量的理论研究，他们在??ＴＨｚ频段和低ＴＨｚ频段均对多层石墨烯膜的可调结构进行了探索［４７］［４８］，理论发??现堆叠１９层１微米厚的“石墨烯＋硅衬底”，可以在ＴＨｚ频段获得３５?ｄＢ的屏蔽??效能。??除了屏蔽效能以外
【参考文献】：
博士论文
[1]三维封装电磁干扰的分析与防护设计[D]. 李军.浙江大学 2017
本文编号：2915067
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：147 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１?（ａ）生活环境中的ＥＭＩ问题；（ｂ）器件工作环境中的ＥＭＩ问题；（ｃ）??军事战机和车辆中的ＥＭＩ问题
石墨烯在ＥＭＩ抑制的应用方面，主要包括电磁屏蔽和吸波。??韩国的Ｊｏｕｎｇｈｏ?Ｋｉｍ教授团队首次用实验探索了单层石墨烯的屏蔽效能??（Ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ?Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ，ＳＥ）?［４３］，如图１．２所示。单层的无缺陷石墨稀表面阻??抗在６００欧姆左右，屏蔽效能为２．２７?ｄＢ，当石墨烯层数增加为两层和三层时，屏??蔽效能增加为４．１３?ｄＢ和６．９１?ｄＢ，单位厚度（ｎｍ－１）石墨烯的屏蔽效能为金箱的??七倍。基于［４５］中的工作，该课题组将石墨烯应用在三维混合信号系统中，用于??屏蔽垂直方向的噪声耦合。实测垂直方向的噪声稱合下降了?１０?ｄＢ到１７?ｄＢ，如??图１．３所示。该课题组在后续的工作中探索了石墨烯在器件级电磁屏蔽领域??中的应用，文中讨论了两条微带线之间用石墨烯进行屏蔽的情形，取得了最高达??４６?ｄＢ的屏蔽效能，如图１．４所示。??８，???（ａ）?（ｂ）?Ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ?Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ??＼?｜?６??＼?Ｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅ?ｗａｖｅ?（Ｒ）?＂５??Ｉｎｃｉｄｅｎｔ?ｗａｖｅ?ｃ??ｉ??Ｉ?２?０＾?廿妝哪她??、４）?君?－〇－?Ｈｏｒｎ?ａｎｔｅｎｎａ??Ｔｒａｎｓｍｉｔｔａｎｃｅ?ｗａｖｅ?（ｔ）?０?ｔ?２?３??ＮｉＯＴｂｅｒ?ｏ？?ｙａｐｈ？ｉｅ?ｌａｙｅｒ??２５｛??ｎｒ－￣…．：．一．一人??ｆ
Ｏｎ－ｃｈｉｐ?ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ?０Ｃ＜ＤＣ?ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ?Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ?（Ｈｚ）??图１．３文献［４５］中的实验示意图以及实测石墨烯对噪声耦合的屏蔽效果。??＞〇?????＿?４６．０?ｄＢ??ｉ?＊ｓ?＂Ａ??，４０?ｖ??、１，ｃｒ，?！：＂?＼??ｉ：??Ｇｒａｐｈｅｎｅ?ｓｈｅｅｔ?＃?Ｉ?１?＼??＿｜?，?２０９〇＾??Ｓ?Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ?［ＧＵｚＪ??图１．４文献［４６］中两条微带线之间用石墨烯薄膜做屏蔽的示意图及实测结果。??意大利ＥＴ?ａｍｏｒｅ教授课题组在石墨烯屏蔽方面做了大量的理论研究，他们在??ＴＨｚ频段和低ＴＨｚ频段均对多层石墨烯膜的可调结构进行了探索［４７］［４８］，理论发??现堆叠１９层１微米厚的“石墨烯＋硅衬底”，可以在ＴＨｚ频段获得３５?ｄＢ的屏蔽??效能。??除了屏蔽效能以外
【参考文献】：
博士论文
[1]三维封装电磁干扰的分析与防护设计[D]. 李军.浙江大学 2017
本文编号：2915067
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/xinxigongchenglunwen/2915067.html
