案例分析

抑制Retimer芯片在22GHz的雜訊是一回事，準確提供所需解決方案的理想特征參數又是另外一回事。閱讀下文，了解一家全球網絡技術制造商如何在對比九種不同的仿真結果后，最終選擇Laird Eccosorb GDS（經過萊爾德實驗室確認的高頻吸波材料，可降低總輻射功率）作為其理想的解決方案。

通過仿真甄別適用于輻射較大的Retime和 ASIC 芯片的“最佳”吸波材料

服務器路由器電路板上使用了很多Retime和專用 (ASIC) 芯片。盡管這兩種芯片都會產生令人頭疼的輻射，但目前實驗室仿真可指出相關解決方案，以減少不必要的雜訊并提高整體信號完整性。

在以下案例中，有一家全球網絡技術公司使用工作頻率為 22GHz 的Retimer芯片來傳輸新的信號時，很容易受到雜訊的干擾。最初，其使用墊片來抑制 Retimer和ASIC芯片產生的20到30GHz頻率范圍內的雜訊。隨著數據傳輸速率的提高，墊片已無法滿足需求。該公司還考慮過使用金屬屏蔽。然而，在路由器電路板位置，若散熱器的面積比芯片大，能量就會通過路由器電路板和散熱器之間的間隙產生耦合。因此，需要一種新穎的解決方案來抑制信號干擾。

評估吸波材料解決方案

該公司后來選擇用射頻/微波吸波材料取代墊片來減少耦合。這種材料能夠被裁切成“相框”的形狀緊貼并環繞在Retimer和ASIC芯片周圍，進而改善對雜訊的衰減。

問題眾多，卻鮮有準確的答案。比如就厚度、寬度和類型而言，什么才是最好、最有效的吸波材料？材料參數變化如何影響高頻下的衰減性能？在低頻下，又該如何解決難題？

為了尋求幫助，該公司求助于杜邦集團旗下萊爾德業務部的內部仿真和建模團隊，并使用了Ansys HFSS 全波 3D 電磁仿真軟件。萊爾德在評估不同參數的吸波材料時，會使用實驗室仿真來計算總輻射功率 (TRP)的減少和信號衰減的程度。

研究人員對所有變量進行評估：PCB 和散熱器尺寸、PCB 和散熱器之間的距離、可用電路板空間、吸波材料厚度和寬度以及磁填充量。目標包括：

定義適用于每個頻率的最佳吸波材料。

確定使用特定吸波材料寬度所帶來的 TRP 影響。

確定使用特定吸波材料厚度所帶來的 TRP 影響。

針對恒定體積的吸波材料優化寬度/厚度。

在各種吸波材料和參數中精確定位 “最佳”吸波材料和形狀尺寸。

測試各種厚度

例如，研究人員對一種吸波材料Laird Eccosorb BSR-1 進行了評估，評估了吸波材料厚度為 2 mm、1.6 mm 和 1 mm 時的 TRP 減少效果。結果表明，在使用更厚的吸波材料后，所有頻率的 TRP 減少效果都有了明顯的改善。對最薄的 BSR-1 吸波材料 (1 ) mm的模擬結果表明，在 22 GHz 時 TRP 下降了約 17db。

評估各種寬度

萊爾德的研究人員對 BSR-1 進行了更多測試，然后利用仿真來確定有效減少 TRP 的最佳吸波材料寬度。BSR-1 吸波材料使用 1.6 mm 的厚度作為基線，寬度分別設置為 1 mm、3 mm、5 mm 和 7 mm。寬度增加獲得了好的結果：7 mm（約 0.28 英寸寬）的仿真效果最好，在 22 GHz 時 TRP 降低了 15db。

厚度與寬度：哪個更重要？

在保持吸波材料體積恒定且所有參數不變的情況下，研究人員得出了兩個令這家網絡技術公司非常感興趣的重要結論：

在較低頻率下，吸波材料厚度對于獲得最佳 TRP 減少效果更為重要。

在較高頻率下，吸波材料寬度更為重要。

性能最佳的吸波材料

為了說明不同PCB/散熱器和吸波材料尺寸帶來的差異并更好地確定 TRP 的平均減少量，萊爾德總共模擬了九種尺寸和材料組合。透過這些仿真得到的三個最重要的發現是：

在較低頻率下（低于 20 GHz），Laird Eccosorb FGM-40 和兩款LairdEccosorb BSR 吸波材料在減少 TRP 方面的總體表現最好。

在Retimer ASIC 芯片中最常見的較高頻率下（大于 20 GHz），LairdEccosorb GDS 在減少 TRP 方面的總體表現最好。

在 40 GHz 以上的頻率下，LairdEccosorb JCS-9 表現最好。

適用于高頻應用的行之有效的吸波材料解決方案

提高數據傳輸速度需要全面、成熟的解決方案來降低輻射。在本文所述的Retimer和 ASIC 高頻應用中，LairdEccosorb GDS 展示出較高的介電常數和高磁導率特性，可有效抑制空腔諧振。這種吸波材料和其他產品都被這家公司采納。該公司的設計團隊無需進行額外仿真，因為萊爾德所作的初始工作仍行之有效。最近，萊爾德為其相框形吸波材料導入了新穎的模壓成型制造工藝。模壓成型可降低材料成本，實現 0.50 mm（約 0.02 英寸）的吸波材料公差，從而使企業用戶受益。憑借這一定制解決方案，該網絡技術公司成功抑制了其Retimer和 ASIC 高頻應用中的信號干擾，使持續創新成為可能，讓用戶受惠。

本條內容來自微信公眾號“萊爾德高性能材料”