РАСЧЕТ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ЭКРАНА


Электромагнитные экраны предназначаются для локализации в некотором объёме пространства полей, создаваемых излучателями электромагнитной энергии с целью ослабления или исключения воздействия излучателей на чувствительные элементы РЭА и аппаратуры в целом. В зависимости от назначения различают экраны с внутренним возбуждением электромагнитного поля, в которые обычно помещается источник помех, и экраны внешнего электромагнитного поля, во внутренней полости которых помещаются чувствительные к этим полям устройства. В первом случае экран предназначен для локализации поля в некотором объёме, во втором – для защиты от воздействия внешнего поля.

При необходимости оценить общую эффективность экранирования исходя из допустимой величины ЭДС помехи, наводимой в цепях РЭА, пользуются эквивалентной действующей высотой устройства:

clip_image002, (3.1)

где Uн – действующее значение ЭДС помехи, наводимой на элементы, расположенные внутри экрана, В; Е1 – действующее значение напряженности внешнего поля, В/м.

Учитывая, что ЭДС помехи пропорциональна напряженности поля внутри экрана, находим:

clip_image004. (3.2)

Методика инженерного расчета должна исходить из зависимостей эффективности экранирования от длины волны l, модуля волнового сопротивления диэлектрика Z относительно длины волны, материала экрана, от параметров, которые определяют геометрические размеры экрана и качество конструкции. Получить такие зависимости только теоретически очень сложно. Поэтому обычно прибегают к обработке экспериментальных данных и построению на этой основе формул для расчета эффективности экранирования в широком диапазоне частот. Наиболее удобным как для построения самой расчетной формулы, так и для её использования является выражение эффективности экранирования произведением ряда сомножителей, каждый из которых определяет влияние одного из факторов или одной группы близких факторов. В результате получим выражение

clip_image006 , (3.3)

где d — глубина проникновения, м; r — удельное сопротивление материала экрана, Ом?м; ZE(H) – волновое сопротивление электрического (магнитного) поля; RЭ – эквивалентный радиус экрана, м; a – расстояние между центрами отверстий и щелей в экране, возникших из-за несовершенства его конструкции и технологии изготовления, м; m – наибольший размер отверстия (щели) в экране, м; d – толщина материала экрана, м.

Очевидно, что m>0, a и m – случайные величины. Анализ показал, что среднее значение сомножителя clip_image008для обычного техпроцесса и высокого качества монтажа близко к 0,024. Поэтому выражение (3.3) можно представить в виде:

clip_image010

clip_image012. (3.4)

Эта формула является наиболее общей и полностью характеризует процесс электромагнитного экранирования реальных экранов.

Формула (3.4) применима для широкого диапазона длин волн, пока l>mp. При l®mp множитель clip_image014 резко уменьшается и эффективность экранирования становится незначительной. Этот множитель определяет эффективность экрана, обусловленную его геометричностью.

Ниже приводятся формулы для расчета электромагнитных экранов изготовленных из разных материалов:

1. Перфорированные материалы, когда размер а и диаметр отверстия являются параметрами перфорации, выражение (3.4) примет вид:

clip_image016. (3.5)

Формула (3.5) применима при a>D и существовании щелей в экране с m<l/p, не связанных с размером отверстия перфорации. Множитель clip_image018 в зависимости от соотношения между a и D может изменяться в пределах от 1 до 0. Если параметры перфорации таковы, что диаметр D больше размера случайной щели, то в clip_image020 и clip_image022 вместо m подставляется D, т.е. эти множители записываются как clip_image024 и clip_image026. В случае а>>D выражения (3.4) и (3.5) идентичны.

2. Сетчатые материалы, за толщину экрана принимают эквивалентную толщину сетки clip_image028 . Формула (3.4) для таких экранов примет вид:

clip_image030, (3.6)

где dЭ – эквивалентная толщина сетки, м; dS – диаметр провода сетки, мм; S – шаг сетки, мм.

3. Электрически тонкие материалы, определяется выражением:

clip_image032. (3.7)

За толщину экрана с металлизированными поверхностями принимают толщину нанесённого слоя металла d=Pрм/g , где Ррм – расход металла, кг/м2; g -плотность исходного материала, кг/м3.

4. Токопроводящая краска, вычисляется по формуле:

clip_image034 , (3.8)

где R? — сопротивление на квадрат площади поверхности экрана, Ом.