光通信模块中电磁兼容结构的研究

陈炳榛，郭 倩，徐娇娇

（同方电子科技有限公司 江西 九江 332002）

1 引言

所谓的电磁兼容，主要就是人员在进行光通信模式设计时，为了保证相关电子设备处于稳定运行状态，那么面对复杂电磁环境，也应该要求设备性能得以有效发挥，尽可能减少运行故障问题的出现。最为关键的是，为了能够准确找出电磁干扰的问题，就必须对干扰因素进行详细分析。本文将针对光通信模块中电磁兼容结构方面进行详细分析，希望能够给相关人士提供参考价值。

2 电磁屏蔽结构分析

2.1 屏蔽效能

通过实际调查可以看出，目前我国光通信模块当中，其中站在光口与光模块外壳结构上，主要应用的就是上下盖扣合手段，就是希望能够确保器件与壳体处于紧固状态。在实践中发现，完成扣合以后，其中光口部分会出现不同程度的裂缝。尤其是当前广泛使用了10 G&28 G频率以后，缝隙的尺寸已经大于的1/10λ电波长，此时更会加大泄漏问题的出现。这样的光模块无法满足EMI电磁辐射要求，会存在EMI电磁波的泄漏，无法满足光模块EMC&EMI电磁兼容的要求。

面对以上扣合手段存在的弊端，出于处理好EMI电磁辐射隐患的现象下，相关工作人员可以结合以下几点进行解决：（1）只能使用银浆处理，涂抹在光口部分和外壳部分的上下盖结合处，实现缝隙的紧密结合；（2）基于模块外壳内部视角下，工作人员可以准备好锡箔类型的材料，将其内部全部贴满，由此能够对电磁波加以有效吸收，从而能够处理好EMI电磁辐射现象。但是从根本上而言，以上几点措施在现实操作中存在较大难度，而且也不能满足EMC&EMI电磁兼容的测试标准。

工作人员在开展电磁屏蔽期间，主要就是将重心放在两个空间结构中，实施有效金属隔离处理，一方面能够确保电场以及磁场处于相对状态的基础上，另一方面也能够避免相邻区域内出现相互影响以及辐射等问题。详细进行研究，工作人员在进行屏蔽效能设计期间，将零部件、组合件以及电缆等多个部分做出统一性的规划，避免威胁电磁场现象的出现，将整个信号控制在规定范围中。工作人员通过屏蔽体的作用，全面包裹住系统以及接收电路等多个部分，经过工作人员此种操作，像外部环境中存在电磁场，能够有效避免其对电路等构成的威胁。从根本上来讲，像屏蔽体的存在，主要就是在面对导线以及电缆等部分时，能够很好保护电磁波对其部分造成影响，而且也能够有效吸收能量等。总之，电磁屏蔽结构当中体现出的屏蔽效能，针对屏蔽体的存在，能够凸显出控制骚扰范围的效果。

2.2 屏蔽材料

光通信模块电磁兼容结构设计过程中，为了能够达到高质量屏蔽效果，最为关键的，就是希望人员能够合理选择所使用的屏蔽材料，做到对每一种屏蔽材料性能以及特点等进行深入分析。工作人员从屏蔽机理的角度，对屏蔽进行有效划分，其中主要可以划分成电场、磁场以及电磁场3种模式。研究其中电场屏蔽作用，就是在能够保护好敏感电路耦合电压的基础上，降低一切外在骚扰因素对电场的威胁，工作人员借助良好导电性能的金属屏蔽材料，然后确定出骚扰源与敏感电路，将材料妥善设置在两者之间。在此期间，面对过程中使用的金属屏蔽材料，也应该做出接地处理。只有经过妥善接地操作，才能够避免骚扰电场、威胁电路、电压行为的出现。

分析当前电场屏蔽方式，主要围绕反射为出发点，针对该种现状下，在工作人员进行设计时需要注意，必须加强对屏蔽体厚度的关注，严格把控好其厚度数值，适当整合薄层屏蔽模式，或者是人员事先准备好塑料，然后将相对较薄的导电层做出妥善设置；而磁场屏蔽模式的存在，内部涵盖低频与高频两种方式。如果工作人员开展低频磁场屏蔽处理，那么就可以借助高导磁率的材料，组建成性能良好的低磁阻通路，在整个屏蔽体结构当中，能够有效把控大多数的磁场。为了能够确保磁场屏蔽作用得以充分发挥，那么工作人员所借助的屏蔽体，应该尽可能选择极高导磁率的结构，在较大屏蔽体厚度的基础上，自然能够获取到较小磁阻，最终就能够达到高质量屏蔽结果。但是，如果工作人员选择一些高导磁材料，在较低导磁率的现状下[1]，更加会加大磁损现象的出现。面对该种问题下，工作人员在实施屏蔽处理时，为了能够避免骚扰磁场对电压等构成的威胁，可以通过高导电率材料涡流反向磁场进行有效处理。与电场屏蔽模式不同，此种操作不需要做出特别接地处理。

分析行业人士经常使用的电磁场屏蔽，在选择材料过程中，应该将重心放在高导电率的材料，将其当作屏蔽结构，然后做出合理接地操作。在开展电磁场屏蔽操作中，其间能够借助高导电率材料产生的涡流的反向磁场，维护好磁场结构，然而伴随着接地步骤的完成，也能够有效达到电场屏蔽的效果。在接下来系统运行当中，因为不断上升的频率值，像其中出现的波长，也会整合屏蔽体上缝隙大小，将两者控制在适应的标准范围中，因而电磁场屏蔽的关键除了要采用高导电率材料，还要控制屏蔽体的孔缝泄漏。

工作人员在现实开展设计过程中，要想能够达到高质量屏蔽效果，那么工作人员可以在选择高导电屏蔽材料期间，整合铝、铜，或者铝镀铜等类型的材料加以处理。但是像特殊时期有着极高标准的部分，此时可以在表面再次添加一些银材料。除此之外，工作人员所选用的高导磁率材料，一方面可以应用不锈钢或者铁材料，另一方面也可以围绕选择的材料，将其厚度控制在合理范围当中[2]。

2.3 屏蔽设计

通过实际调查发现，当前屏蔽体应用期间，其屏蔽作用的发挥，主要存在两个制约原因：其一是工作人员应用的屏蔽体，务必要达到完整性的状态，确保屏蔽体表面具备良好导电性能；其二是严禁破坏屏蔽体导体的现象，避免天线问题的出现。但是工作人员在现实处理时，经常会有散热孔分布在屏蔽体的上面，或者是综合多个零部件构成的屏蔽体，内部必然会存在一些缝隙。缝隙或孔洞是否会泄漏电磁波，取决于缝隙或孔洞相对于电磁波波长的尺寸。为了能够降低泄漏现象的出现概率，此时缝隙的大小，其尺寸最好应该小于波长。如果有着较高骚扰频率，再加上较短波长现状下，格外需要引起工作人员的关注。面对装配屏蔽体，其屏蔽作用的凸显，工作人员可以结合以下几方面进行处理：（1）维持接触面保持良好平整状态，从根本上降低阻抗问题的出现；（2）将接触面做成单止口或者双止口的装配方式，以增加屏蔽体密闭性，见图1。

图1 止口结构示意图

在工作人员实施通风孔操作期间，之前经常使用的就是一个大孔，那么此时可以借助几个小圆孔进行处理，然后对相邻小圆孔之间距离进行有效控制，像通风孔的距离，最好应该超出1/2波长[3]，见图2。

图2 通风口示意图

3 测试结果及分析

我国某地区企业工作人员通过以上步骤，开展了光通信模块中电磁兼容结构设计处理，然而面对内部存在的产品，开展实验操作中，主要就是站在XFP模块管壳结构，灵活运用各种手段开展设计处理，最终完成样品设计以后，也由专业人员实施了针对性性能检查。根据FCC47CFRPar t15SubpartBsection15.109(a)，电磁骚扰场强的峰值限值为74 dBuV/m，平均值限值为54 dBuV/m。改善前的XFP2模块电磁骚扰场强在水平方向的测试结果见表1。

表1 改善前水平方向测试数据

改善后的XEP模块电磁骚扰场强在水平方向的测试结果见表2。

表2 改善后水平方向测试数据

改善后的XEP模块电磁骚扰场强在垂直方向上的测试结果见表3。

表3 改善后垂直方向测试数据

通过以上全部测试数据结果可以发现，经过工作人员全方面改善处理举措以后，站在其电磁骚扰场强最大峰值视角下，其中主要降低了2 dBuV/m，平均降低数值为6 dBuV/m。

4 结论

综上所述，工作人员进行光通信模块设计工作，为了能够获取到理想设计结果，保证光通信模块能够具备接收与发出指令，那么设计人员必须对电磁屏蔽设计事项形成高度关注。在实际开展设计过程中，首先应该明确好存在骚扰源的特点，然后秉持实事求是的原则，合理应用相应的屏蔽材料，在整合现代化设计方式下，以最终保证屏蔽作用得以发挥。经过较长时间观察可以看出，工作人员在通过一系列设计手段后，一方面能够保证光通信模块电磁兼容性得以充分实现，另一方面也不会对各项工作构成明显威胁[4]。