Расчет электромагнитного экрана


Электромагнитные экраны предназначены для изоляции в некотором объеме пространств полей создаваемых излучателями электромагнитной энергии с целью ослабления или исключе­ния излучателей на чувствительные элементы устройства и аппаратуры в целом. В зависимости от назначения различают экраны с внутренним возбуждением электромагнитного поля, в кото­рые обычно помещают 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 объеме. Во втором для защиты воздейст­вия внешних помех. Для оценки функциональных качеств экрана могут быть использованы раз­личные характеристики, наиболее обобщенной является эффективность экранирования. Под этим понимается отношение действующего значения напряженности электромагнитного поля или (порознь) в данной точке при отсутствии экрана к напряженности электромагнитного поля в той же точке при наличии экрана.

Здесь эффективность выражается в относительных единицах. На практике ее обычно пред­ставляют в логарифмических единицах — децибелах.

3E^201ogE1/E2; Эон =201ogH1/H2; (2)
Кроме этого существует коэффициент экранирования:

S = E2/Et;

который изменяется от 1 до 0. Показывая максимальный эффект экранирования. При необходи­мости оценить общий коэффициент экранирования исходя из допустимой величины ЭДС помехи наводимой в цепях РЭА. Пользуются эквивалентной действующей высотой устройства.

h0=UH/E,; (3)
где:

UH — действующее значение ЭДС помехи наводимой на элементы расположенные внутри экрана [В].

ei действующее значение напряженности внешнего поля [В/м].

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

Ь0=аЕ21=а/ЭОЕ (4)

Второй характеристикой качества экрана является мера его воздействия на параметры эк­ранируемых элементов, определяемая количественно коэффициентами реакции экрана. Относи­тельные изменения параметров экранируемых элементов можно учесть с помощью коэффициен­тов

A3ij — обозначение 1-го параметра j-ro элемента при наличии экрана и Aoij без экрана.

Поскольку основной характеристикой является эффективность, методика инженерного рас­чета должна исходить из зависимостей этой характеристики от длины волны А,, модуля волново­го сопротивления Z, относительно длины волны. Материалы 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 построения на этой основе формул для расчета эффективности экранирования в каж дом диапазоне частот.

Наиболее удобным как для построения самой формулы, так и для ее использования, являет­ся выражение эффективности экранирования, произведение ряда сомножителей каждый из кото­рых определяет влияние одного из факторов или одной группы близких факторов в результате получим выражение:

где:

6 — глубина проникновения [м]

р — удельное сопротивление материала экрана [Ом*м] ze{h) — волновое сопротивление электромагнитного поля [Гн/м] Кэ — эквивалентный радиус экрана [м]

а — расстояние между центрами отверстий и щелей в экране возникающих из-за несовер­шенства конструкции и технологии ее изготовления [м] m — наибольший размер отверстия (щели) экрана d — толщина материала экрана (м) т>0

а — случайная величина

Анализ показал, что среднее значение сомножителя

Для дальнейших расчетов будем использовать формулу, которая применима для сетчатых

За толщину экрана приимем эквивалентную толщину сетки:

2

где:

5 — шаг сетки,

rs — радиус толщины провода

Исходные данные для проведения расчетов:

6 — 0,00001 м, р — 1,0 107 Ом*м, ZE(H) — 2875 Гн/м, R3 — 0,13 м, m — 0,003 м S — 0,001 м, rs — 0,0005 м, А. — 9,67 *103 м

d3= 0.000785 м Эое(Н) = 2.174 *104Неп. Полученное выражение показывает эффективность экранирования самих деталей устройст­ва от внешних электромагнитных полей. Найдем эффективность экранирования внешней среды от деталей внутри устройства по формуле (1). Найдем неизвестные величины, входящие в эту формулу

где:

А1 — длина рассматриваемого участка проводника

I — сила тока, протекающая через данное сечение проводника

2IZ R

Н

(9)

где:

I — сила тока, протекающая через данное сечение проводника R — расстояние до некоторой точки, находящейся за устройством ze(h) — волновое сопротивление электромагнитного поля [Гн/м]

1=0,0421 А, 1=0,040 м, г =0,140 м

h! =0.8591

Н2=1729.10

Эон = 4,9684 *10′4

Данная величина показывает, что эффективность экранирования внешней среды от деталей данного устройства достаточно велика и следовательно, устройство не будет оказывать помехи, которые могут отрицательно сказываться на работе других устройств.