芯耀
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电磁干扰EMI不仅会干扰其发源的电路或系统的性能，还会影响附近的其他电路和系统。
减少或屏蔽设备/系统的电磁辐射并提升其抗干扰性能，有两种基本方法：一种是在PCB层面利用恰当设计技术进行屏蔽；另一种是将设备或系统置于屏蔽外壳中。
一、电路与系统层面
在电路层面，PCB上任何长信号走线或有源器件都可能兼作辐射电磁能量的天线，信号互连也会产生不必要的电磁辐射。在系统层面，控制EMI更为困难，因为可能存在多个EMI源（如接收机内的LO），且这些源可能与易受辐射影响的组件（如混频器或ADC）距离很近。当所有这些组件封装在金属外壳中时，外壳可提供有效接地路径以降低EMI。
任何设计都可能受EMI影响。出于EMI控制需求，围绕屏蔽材料的行业得以发展，例如 gasket（密封衬垫）和板级屏蔽（BLS），这些材料被添加到电子产品外壳中以实现电磁兼容性（EMC）。EMI屏蔽的效果通过屏蔽效能来衡量。
图1. 外导体末端焊接的指形弹簧环，其中一根指片断裂
EMI屏蔽本质上是置于电磁辐射源与敏感设备之间的任何屏障，旨在降低辐射源的场强。电磁辐射源场强的衰减取决于屏障的电气和物理特性（包括磁导率、电导率和厚度）、EMI频率，以及EMI源到屏障/屏蔽体的距离。
除EMI屏蔽外，微波/射频系统中独立部件之间（如微波组件与腔体壁）实现良好均匀的电接触也至关重要，这有助于形成低反射电磁场、无泄漏连接以及水冷部件的无泄漏密封。波导的法兰连接是另一种需要良好均匀电接触的场景。图1展示了外导体末端焊接的指形弹簧环，其中一根指片已断裂，而环的其余部分未显示损伤。
二、EMI屏蔽解决方案
一些可用于印刷电路板层面（板级屏蔽）和系统层面（密封衬垫）的屏蔽产品。在大多数情况下，器件制造商依赖屏蔽供应商的技术能力和专业知识来抑制EMI。EMI屏蔽仍是一项具有挑战性的任务。
图2. 板级屏蔽可制造成一体式、两件式、多腔式和定制化构型。
1、板级屏蔽
板级屏蔽可视为一个五面的金属盒。其尺寸、形状和高度多样，板级屏蔽被安装在印刷电路板上需要屏蔽的组件或电路周围 。板级屏蔽用于将电磁能量在源和接收器之间传播的量限制在可接受水平。在设计和制造板级屏蔽时，需结合屏蔽效能考虑以下因素：
（1）近场效应
当屏蔽体处于源的近场区域时，屏蔽性能会受源的频率、场的分布、源的位置以及分布电感和电容影响。换言之，此时问题变为“耦合”问题，而非单纯的辐射问题。即便考虑屏蔽体上的开孔，对屏蔽效能的计算或估算仍难以精准实现。源与屏蔽体的耦合、元件间互耦效应、屏蔽体终端的影响以及接地技术，都需纳入考量。电流在屏蔽体中的扩散、屏蔽体的折弯与拐角，以及由此产生的外部电压，也需加以考虑。
（2）布局与开孔考量
板级屏蔽的效能高度依赖印刷电路板安装区域的合理设计。通常，这个“盒子”的第六面是电路板上的接地平面。从该屏蔽区域通往电路板其他组件的走线、过孔和开孔的数量及间距，会影响板级屏蔽 的效能。随着频率升高、波长缩短，开孔的尺寸和数量，连同热效应，可能成为突出问题。不过，近场效应会弱化这一影响——对于屏蔽而言，容性和感性耦合比开孔尺寸影响更大。
图3. 密封衬垫应用：压缩结构与剪切应用对比
谐振问题：高频下的另一个问题是谐振效应（其耦合源于各类结构的自谐振 ）。一个2×½inch的外壳，在一阶模式下约12GHz频率处会发生谐振。即便这些高频下的耦合很微弱，也可能引发强烈振荡，进而耦合到外壳内的任何其他部位。
热管理：随着器件工作频率加快，会产生更多热量。因此，热管理也是设计需考虑的因素。可通过使用导热垫和散热器实现热管理。
2、密封衬垫
密封衬垫用于通过恰当的接缝处理维持屏蔽效能。总体而言，正是接缝的影响，导致外壳设计中出现大部分泄漏。接缝的屏蔽效能取决于材料、接触压力和表面积。密封衬垫可维持配合面间的导电接触。解决辐射问题的一种办法，是让相邻金属件的所有接缝保持连续。若金属件之间不连续，就会形成射频电流的辐射通道。这正是密封衬垫可发挥作用的地方。
图4. 铍铜（BeCu）垫片可实现行业内最高的EMI屏蔽效能，并有多种表面处理形式可供选择
这些导电表面必须清除任何绝缘涂层。尽管间距较小的紧固件（约25mm）可单独使用，但为减少紧固件数量，并补偿机械公差或结合面的不平整，优先选用垫片。
大多数垫片应用涉及两种力，即压力和剪切力。当垫片以压缩构型安装在平整的盖板下方时，通过压力来维持接缝处的屏蔽效能。另一种是剪切应用形式，此时采用法兰或槽型结构来维持屏蔽效能，且不会产生滑动。
根据特定的屏蔽效能要求、应用环境以及空间规格进行选择，铍铜垫片和金属化织物垫片均可用于确保最大程度符合EMI相关标准：
- 铍铜垫片：铍铜垫片在最宽的频率范围内可实现最高水平的衰减，且可用于压缩和剪切两种应用场景。实心指状结构具有更大的横截面积，因此电导率更高。此外，指状形状具备大面积接触的互联接地平面特性，其电感也会较低。指状结构的移动还能产生一种“擦拭”作用，有助于穿透或去除接触区域形成的氧化层。它们对压缩的耐受性很强，这意味着很难因过度压缩而导致其出现压缩变形或破损。根据频率范围不同，潜在的问题区域是指状结构之间的缝隙。在足够高的频率下，这些缝隙会开始使射频能量通过受限缝隙结构进行传输 。
图5. 金属化织物垫片采用聚氨酯泡沫芯材和镀镍铜导电织物制成
3、金属化织物垫片
这类垫片由覆盖在泡沫上的导电织物材料制成。其电导率可能极低，因此可实现极高的衰减效果——衰减量由所用导电颗粒的含量、分布形态以及压缩力决定。这些垫片有多种样式和形状（矩形、方形、D形、钟形、刀形等 ），可适配从低到高的不同压缩范围需求。
（1）垫片设计准则
通常，这两类垫片均可提供有效屏蔽（机械特性和成本一般决定垫片的选型 ）。垫片的效能取决于是否遵循合理的设计准则。无论选用哪种垫片，选型过程中都必须考虑以下关键因素：射频阻抗、材料兼容性、腐蚀控制、垫片高度、压缩力、可压缩性、压缩范围、压缩变形（压缩永久变形 ）以及环境条件。对于射频阻抗控制而言，需要高导电性和低电感。铍铜（BeCu）具有最高的导电性，这一点不足为奇。
腐蚀问题：腐蚀是需要关注的点，因为它可能导致垫片材料绝缘化，或通过非线性混频产生新的干扰频率，进而降低屏蔽效能。腐蚀主要有两种类型：最常见的是电偶腐蚀，由潮湿环境中两种不同金属接触引发；第二种是电解腐蚀，由电解液存在时两种金属间的电流流动导致。对于受控环境内的商业应用，电偶兼容材料是指电位差在0.5至0.6V范围内的材料。典型的电偶腐蚀活性如图6所示。
可压缩性：垫片的高度或直径必须足够大，以补偿配合面在受力时的不平整度（即利用可压缩性来适配 ）。垫片压缩后的最小高度与最大高度之差，应等于配合面的不平整误差。
图6. 典型电偶腐蚀情况
压缩力：压缩力是实现最大屏蔽效能所需的力。压力或压缩力越大，阻抗就越低。为实现低表面接触电阻率和有效屏蔽，建议采用最小闭合压力。最小闭合压力是指突破腐蚀膜和氧化膜以形成低电阻接触所需的压力。因此，如果施加到接缝处的压力不足，就会产生高接触电阻率，进而导致屏蔽效能下降。要实现良好的接缝密封，既需要低的表面接触电阻率，也需要低的垫片电阻率（即高的垫片电导率 ）。
总结一下：
本文聚焦微波/射频行业的EMI控制，阐述其对电路性能的干扰及两种基本控制方法。接着从电路与系统层面分析EMI产生源，介绍板级屏蔽和密封衬垫两类屏蔽产品，其中板级屏蔽需考虑近场效应、布局等，密封衬垫有铍铜和金属化织物等类型，其设计要关注压缩力、腐蚀等因素，强调EMI屏蔽具挑战性。
