复合式宽带EMI抑制元件及材料

论文摘要

本论文的研究目的是为新型复合式宽带EMI抑制元件的研制提供理论和实验依据。针对传统铁氧体抑制元件在实际应用中出现的频带窄、高频性能差问题,分别从结构和材料两方面入手提出了解决方案。首先,通过采用复合式结构展宽抑制元件频带。结合实际条件,分别提出低频阻抗复合宽带与高频插损复合宽带模型,并给出了模型的结构与等效电路。在对两模型的等效电路进行验证之后,对复合式元件的性能进行了实际测试,结果表明:低频阻抗复合宽带与高频插损复合宽带模型是合理的,从理论上分析了复合式元件能有效展宽频带,实现宽带功能。其次,通过制备新型材料解决高频性能差的问题。在分析了限制软磁合金高频应用的几个因素及解决对策之后,设计了合理的软磁合金复合材料制备工艺。通过微观形貌观察与复数磁导率测试,对不同制备阶段的样品进行了分析,研究了制备过程对磁性能的影响,优化了材料制备工艺。最终获得的软磁合金复合材料磁导率虚部μr″具有“双峰共振”宽带分布频率特征,高磁导率频宽达GHz,在1.2GHz频率处, μr″= 7.3 , μrmax″= 14.5。对比实验表明:软磁合金复合材料具有比传统铁氧体材料更优的高频磁性能;由该材料制成的元件在几百MHz以上的插损性能优于传统铁氧体材料抑制元件。此外,本论文还对元件的性能与材料参数的测试原理进行了详尽地分析,完善了磁导率测试“单圈电感模型”的理论推导。针对元件插损性能暂无测量标准的情况,建立了传输线插损测量装置,为材料评价与模型验证提供了条件。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 电磁干扰概述
• 1.1.1 电磁干扰的来源
• 1.1.2 电磁干扰的耦合途径
• 1.2 线缆的电磁干扰问题
• 1.2.1 线缆在电磁干扰中的作用
• 1.2.2 解决线缆电磁干扰问题的技术
• 1.3 铁氧体EMI 抑制元件的应用与研究动态
• 1.3.1 铁氧体 EMI 抑制元件的应用
• 1.3.2 铁氧体 EMI 抑制元件的研究动态
• 1.4 本论文研究目的与主要内容
• 1.4.1 研究目的
• 1.4.2 本文研究内容
• 第2章 材料电磁参数及抑制元件性能的测量方法
• 2.1 复数磁导率与阻抗测量
• 2.1.1 复数磁导率的物理含义
• 2.1.2 测量设备
• 2.1.3 测量原理
• 2.2 高低频性能表征方法确定
• 2.3 高频插损性能测试
• 2.3.1 测试原理
• 2.3.2 测试装置的建立
• 2.3.3 测试方法
• 2.4 本章小结
• 第3章 低频阻抗复合宽带模型分析与验证
• 3.1 引言
• 3.2 传统EMI 抑制元件的应用分析
• 3.2.1 元件应用等效电路
• 3.2.2 元件作用原理分析
• 3.3 低频阻抗复合模型
• 3.3.1 模型的提出
• 3.3.2 模型的结构
• 3.4 复合模型的验证
• 3.4.1 复合模型的等效电路
• 3.4.2 复合模型等效电路的验证
• 3.5 宽带元件对材料的要求
• 3.6 本章小结
• 第4章 高频高性能EMI 抑制材料的设计与制备
• 4.1 引言
• 4.2 高频EMI 抑制材料的设计
• 4.2.1 抑制材料的特性
• 4.2.2 限制软磁合金高频应用的因素及对策
• 4.3 SCM 的制备
• 4.3.1 SCM 制备工艺流程
• 4.3.2 气雾化制粉设备与原理
• 4.3.3 FeSiAl 雾化制粉
• 4.3.4 扁平粉末的制备方法
• 4.3.5 水玻璃基SCM 的制备
• 4.3.6 热处理
• 4.4 本章小结
• 第5章 复合材料的显微结构与性能分析
• 5.1 引言
• 5.2 雾化粉末的显微结构与磁导率特性
• 5.2.1 粉末合金成分
• 5.2.2 雾化粉末显微结构与磁导率特性
• 5.3 扁平化粉末微观形貌与磁导率特性
• 5.4 SCM 的磁导率特性
• 5.4.1 成型压力对磁导率的影响
• 5.4.2 退火对磁导率的影响
• 5.5 SCM 元件的插损性能
• 5.6 本章小结
• 第6章 高频插损复合宽带模型的分析与验证
• 6.1 引言
• 6.2 高频插损复合模型
• 6.2.1 模型的提出
• 6.2.2 模型结构
• 6.3 复合模型的验证
• 6.3.1 复合模型的等效电路
• 6.3.1 复合模型等效电路验证
• 6.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间所发表的论文
• 致谢