Расчет электромагнитных экранов. (ЭМЭ)


ЭМЭ предназначены для изоляции в некотором объеме пространства полей создаваемых излучателями эл.маг энергии с целью ослабления или исключения излучателей на чувствительные элементы РЭА и аппаратуры в целом. В зависимости от назначения различают экраны с внутренним возбуждением эл.маг поля, в которые обычно помещают источник помех и экраны внешнего эл.маг 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 эл.маг поля или (порознь) в данной точке при отсутствии экрана к напряженности эл.маг поля в той же точке при наличии экрана.

clip_image002 (1)

Здесь эффективность выражается в относительных единицах (разах). На практике ее обычно представляют в логарифмических единицах – децибелах.

clip_image004 (2)

Кроме этого существует коэффициент экранирования. clip_image006Который 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.

clip_image008 (3)

Uн – действующее значение ЭДС помехи наводимой на элементы расположенные внутри экрана [В]. Е1 действующее значение напряженности внешнего поля [В/м]. Учитывая, что ЭДС помехи пропорционально напряженности поля внутри экрана, находим: clip_image010 (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

clip_image012 (5)

где Аэij – обозначение i-го параметра j-го элемента при наличии экрана и Аоij без экрана. Каждый _____ является коэффициентом реакции экрана на i-й параметр j-го элемента. Поскольку основной характеристикой является эффективность, методика инженерного расчета должна исходить из зависимостей этой характеристики от длины волны l, 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 каждом 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:

clip_image014

d – глубина проникновения [м], r – удельное сопротивление материала экрана [Ом*м], ZЕ(н) – волновое сопротивление эл.маг. поля. RЭ – эквивалентный радиус экрана (м), а – расстояние м/у 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), m>0, а – случайная величина.

Анализ показал, что среднее значение сомножителя:

clip_image016

Для обычного технологического процесса и высокого качества монтажа:

clip_image018

Эта формула полностью характеризует процесс эл.маг экранирования реальный экранов. Основным фактором экранирования в реальных конструкциях РЭА является отражение эл.маг волны от поверхности экрана из-за различия его поверхностного сопротивления и волнового сопротивления поля. Определяемого как clip_image020. Формула 7 применима для широкого диапазона длин волн пока l>mp При l->mp множитель (1-pm/l)6-> 0 и эффективность экранирования резко ухудшается. Этот множитель определяет эффективность экранирования и обусловлен геометричностью экрана. Для перфорированных материалов, когда размер а и диаметр отверстия является, параметрами перфорации выражение 7 принимает вид:

clip_image022

При a>D и существовании щелей на экране с размером m<l/p причем щели не связаны с размерами перфорации. Множитель (а-D/a)2 в зависимости от соотношения a и D может изменятся от 1 до 0. Если параметры перфорации таковы, что диаметр D > диаметра случайной щели m, множитель принимает вид: (1-pD/l)exp(2pd/D). В случае a<D выр. 7 и 8 идентичны. Для экранов изготовленных из сетчатых материалов, за толщину экрана принимают эквивалентную толщину сетки dэ=pr2s/S, S – шаг сетки, rs – радиус толщины провода, тогда формула примет вид:

clip_image024 (9)

Эффективность экранов из электро тонких материалов в том числе с металлизацией поверхности определяется выражением:

clip_image026 (10)

За толщину экрана с металлизированной поверхностью принимают толщину нанесенного на поверхность металла: d=Pрм/g, где Pрм – расход материала кг/м, g – плотность исходного материала кг/м3. Эффективность экранирования токопроводящей краской определяется по формуле:

clip_image028(11)

где RП – сопротивление на прямоугольной площади поверхности экрана