Permeabilità e permittività: cosa cambia realmente.

I dispositivi elettronici stanno diventando sempre più compatti e potenti, rendendo gli ambienti EMI più complessi. Schermatura, messa a terra e assorbimento EMI sono tra le tecniche di gestione delle interferenze più comuni. Tuttavia, gli ingegneri devono scegliere i metodi e i materiali appropriati per raggiungere specifici obiettivi di riduzione del rumore EMI. Vengono utilizzati due principali set di materiali: materiali conduttivi (lamine, guarnizioni, schermi) e materiali assorbenti (fogli magnetici, schiuma dielettrica, ecc.). I materiali conduttivi offrono una bassa resistività, consentendo alle correnti RF di allontanarsi dai componenti protetti. I materiali assorbenti hanno specifiche proprietà magnetiche e/o dielettriche per sopprimere le EMI.

Per controllare le interferenze elettromagnetiche (EMI) in applicazioni di campo vicino è comune privilegiare materiali con elevata permeabilità magnetica. Con frequenze più alte e sistemi più complessi, un controllo EMI efficace richiede anche una buona comprensione della permeabilità e della permittività.

La permeabilità è la risposta di un materiale a un campo magnetico esterno. Si misura attraverso la permeabilità relativa (μr), che consiste in una parte reale e una parte immaginaria. La parte reale definisce il campo magnetico totale nel materiale. La parte immaginaria rappresenta le perdite di energia, ovvero l'energia che devia dal suo percorso previsto.
 

• I materiali con elevata permeabilità effettiva reindirizzano efficacemente l'energia magnetica, proteggendo così i componenti dal rumore generato dai campi magnetici.
• I materiali con elevata permeabilità immaginaria assorbono efficacemente l'energia magnetica.

La permittività è la risposta di un materiale a un campo elettrico esterno. Si misura tramite la permittività relativa (εr). È composta da una parte reale e da una parte immaginaria. La parte reale definisce il campo elettrico totale nel materiale. La parte immaginaria rappresenta le perdite di energia, ovvero l'energia convertita in calore anziché in segnale utile o potenza.
 

• I materiali con  elevata permittività effettiva reindirizzano efficacemente i campi dielettrici, proteggendo così i componenti dai disturbi causati dai campi elettrici.
• I materiali con  elevata permittività immaginaria assorbono efficacemente l'energia elettrica.

In alcuni casi, il design del sistema (materiali utilizzati, geometria, posizionamento) determina le modalità di propagazione elettromagnetica, riflessione e perdita, e quindi l'efficacia complessiva dell'assorbitore. In questi sistemi, la permeabilità e la permittività del materiale svolgono un ruolo cruciale nella soppressione delle EMI, soprattutto alle alte frequenze, dove lunghezze d'onda più corte possono accentuare le variazioni. Applicazioni reali con ambienti magnetici complessi possono richiedere materiali che agiscano sia sulla permeabilità che sulla permittività.  

Un esempio concreto è una pista conduttiva che trasmette rumore da un componente all'altro. In questo caso, un assorbitore EMI beneficia di elevate permeabilità e permittività. Un altro esempio è un circuito integrato in cui due piccole sorgenti di rumore conduttivo devono essere disaccoppiate per garantire l'affidabilità del segnale. In questo caso, è preferibile un materiale con elevata perdita magnetica e bassa permeabilità. Per ridurre il rumore in una cavità o in un involucro, permeabilità e permittività devono essere selezionate per garantire un buon adattamento di impedenza e lunghezza d'onda. Infine, per schermare sorgenti magnetiche molto piccole (rispetto alla lunghezza d'onda), come induttori ad alta frequenza o loop in un circuito, è necessario un materiale con elevata permeabilità (la permittività gioca quindi un ruolo trascurabile).

3M offre un'ampia gamma di assorbitori EMI e materiali di schermatura magnetica con caratteristiche e opzioni studiate appositamente per le sfide attuali e le nuove applicazioni. Questi materiali si distinguono per l'elevata permeabilità e permittività, garantendo un'eccellente riduzione del rumore EMI.  

Gli assorbitori 3M™ EMI Absorbers controllano efficacemente il rumore EMI in campo vicino da 200 MHz a 10 GHz. In combinazione con i materiali 3M™ Magnetic Shielding Materials e i nastri conduttivi 3M™ Electrically Conductive Tapes, offrono una soluzione completa per la gestione delle interferenze in ambienti elettromagnetici complessi.

3M esegue test completi sui materiali per garantire prestazioni ripetibili e affidabili, in laboratorio e sul campo. Rivolgiti al tuo rappresentante 3M o uno dei nostri esperti per ulteriori informazioni. Ti aiuteremo a scegliere le soluzioni di controllo EMI più adatte alle tue esigenze specifiche.