Глава третья

ЗКРАНИРОВАНМЕ Ш ЗЛЕКТРОМОНТАЖ

3-1. КбнстрирБваЕше экранив

Различие в экранировании от ближних и дальних источников. Эффективность экрана по составляющим отражения и поглощения. Соотношения волновых сопротивлений среды и экрана для различных составляющих поля. Влияние частоты на механизм экранирования. Выбор материала экрана, толщины стенки. Решение прямой и обратной задачи при конструировании экрана

Вблизи источника излучения, на расстоянии менее длины волны, электромагнитное поле имеет одну преобладающую составляющую - магнитную или электрическую. Если принять во внимание, что расстояния внутри РЭА между элементами, которые могут быть связаны электромагнитным полем, исчисляются долями и единицами сантиметра, то для частот ниже СВЧ-диапазона задача экранирования от внутренних источников сводится к}Ькра-нированию по магнитной или по электрической составляющей [12, 14].

Защита РЭА от внешних полей состоит в решении задачи экранирования плоской волны, так как источник излучения может находиться на значительном удалении (более пяти длин волн). На таких расстояниях поле можно рассматривать как плоскую волну, в которой энергия распределена равномерно между магнитной и электрической составляющими.

Хотя эффективность экрана сильно зависит от типа поля, существуют общие показатели отражения и поглощения. Действительно, когда энергия поля падает на экран, часть ее отражается от внешней поверхности, часть поглощается материалом экрана, а остальная энергия проходит сквозь экран.

Эффективность экрана S, оцениваемая в децибелах как относительное ослабление поля действием экрана, можно представить суммой двух слагаемых: S = + S„, где So - потери на отражение, S„ - потери на поглощение.

Величиной вторичного отражения поля от внутренней границы «экран- среда за экраном» пренебрегают вследствие ее малости. Потери на отражение зависят от материала экрана, частоты и типа поля. Потери на поглощение S„ зависят от материала и частоты, но от типа поля не зависят.

В зависимости от того, что действует на экран: электрическое поле (£), магнитное (Я) или плоская волна (Р), различают три вида потерь на отражение*: S„(E), S,(H), S,(P).

Отражение от экрана обусловлено различием волновых сопротивлений среды, где распространяется поле, и экрана, подобно тому как это происходит в линии, нагрузка которой не равна ее волновому сопротивлению. Когда это различие велико, потери на отражение значительны.

Волновое сопротивление среды 2 = £пад/-пад. где Ёпад - электрическая составляющая падающей волны; „ад - магнитная составляющая.

Для плоской волны в свободном пространстве = 377 ом, электрические поля на всех частотах обладают большим волновым сопротивлением, а магнитные - малым.

Волновое сопротивление экрана Zg зависит от частоты, поля, магнитной проницаемости и электропроводности материала. На низких частотах Zg мало и увеличивается с ростом частоты.

На низких частотах магнитное поле отражается мало (имеется сравнительно хорошее согласование малых Z и Zg), значительная часть магнитного поля проникает в экран. Поэтому здесь надо применять ферромагнитные экраны с большими потерями на поглощение. С увеличением частоты

* Кауделл. Номограммы для решения сложных-задач экранирования. - «Электроника». 1967, № 8 (Пер. с англ.).

рассогласование полных сопротивлений среды и экрана растет и (Я) увеличивается.

Для низкочастотных электрических полей рассогласование между и 2э велико и потери на отражение S,, (£) велики. С увеличением частоты 2э растет, по.этому So (Е) уменьшается.

Уравнение потерь на отражение для .электрического поля имеет вид:

SЛ£) = 350+ 101g-,

г-Югц

f -71 Серебро /- МеВь : Алютнии

- -Нагний --Цинк sTiarnyHb -: Никель - ОлоВо

-j -Иихрои j- Сталь холоднокатаная

irr--- Столь нержа-: Веющая - - %-иая кремнистая сталь

45%-ный пер-- - наллой

78%-ный пермаллой

Рис. 3-1. Номограмма для определения потерь на отражение электрического поля So (Е) на границе среда-экран

а ДЛЯ магнитного

5ЛЯ)-201е[() -f 0,5.10-V() -f 0,35

где г - расстояние между источником энергии и экраном, мм; ц - относи тельная (к меди) магнитная проницаемость материала; G - относительная -(к меди) электропроводность материала; / - частота, гц.

Если величины (£) и So (Я) оказываются отрицательными, .это говорит о чрезмерной связи с экраном. Такое увеличение связи наблюдается экспериментально и вызывается резонансом между экраном и источником энергии.

Рассмотрим частотные зависимости экранирования. На низких частотах возможна хорошая экранировка электрического поля благодаря большим пот-ерям на отражение (Е), тогда как потери на поглощение пренебрежимо малы. На высоких частотах для электрического поля характерна обратная картина: малые потери на отражение, но большие потери на по-

-1Гги,

тЮОМги.

тЮМги,

120 i

100-

80 i

z-IMzu,

z 100 кга

riKZU.

r ЮОги,

Серебро

10 ~

- - Алюминий

-. Магний

- Цинк : латунь

Кадмий

- Никем Олово

10~-

10--:

Нихроп

Сталь холоднокатаная

Сталь нержавеющая 4%-ная кремнистая сталь

5%-ный пер-маллоа 78%-ный пермаллой

-Юги,

Рис. 3-2. Номограмма для определения потерь на отражение магнитного поля So iit) на границе среда-экран

гЛоЩение. Недопустимы щели и отверстия в экране, иначе проникшая внутрь энергия вызовет возбуждение токов утечки на внутренней стороне экрана.

Для магнитных полей на низких частотах потери Sq (Я) малы как на отражение, так и на поглощение, экран работает плохо. С повышением частоты So (Я) увеличивается и эффективность экранирования возрастает.

В том случае когда источник находится от экрана относительно далеко 5Л, где I - расстояние, ж, длина волны, м), необходимо пользоваться уравнением потерь на отражение для плоских волн, падающих на металлический экран,

So(P)===169+101g • •