в соответствии с .рассмотренными особенностями электромаг.витиого голя в дальней и ближней зонах экраны, иредвазиачевные для его ослабления, делятся на электромагнитные, электростатические и магнитостатические. При этом не происходит каког.о.-либо противоиоставления отдельных видов экранир.ования, подобно тому как элект.рю- .и магнитостатические лоля являются частными случаями электромагнитного поля.

При расчете электром.агнитных экранов используется теория электромагнитного поля, основанная на решении уравнений Макнвелла.. Оообенностью анализа экранов, предназначенных для ослабления в ближней зо-не практически существующих отдельно электричваких и магнитных полей, является возможнтеть применения более простых методов теории цепей с иопользованием соответственно представлений о вэаим.ных емкостях и индуктивностях между экрани-руемьшн друг от друга элбмент.а.ми.

При конструировании РЭА в пределах одного устройства в большинстве случаев выполняется :усло.вие ближней зоны электромагнитного поля г<Яо/2я, что позволяет оценивать перенос помех между элементами аппаратуры, подверженными влиянию, и эффективность зкранирова,ния -с помощью схем замещения с сосредоточенными параметрами.

11.3. ЭКРАНИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ

Внешняя . Энранирующий днранираданная cpeSa металл едласть

Степень мешающего воздействия электромагнитны.х помех на функциональный узел или элемент радиоэлектронной аппаратуры определяется следующими основными факторами:

1) структурой излучающего поля источника помех, интенсивностью и характером помех (гармонические, импульсные, флук-туационные);

2) расстоянием между источником и рецептором помех;

3) помехозащищениостью рецептора помех.

Рассмотрим процесс эирани-ровэния электромагнитного ноля при падении плоской волны на металлическую пластину толщиной d теоретически бесконечно большой протяженности (рис. 11.3).

Ранее показано (гл. 2), что при падении электроматнитной волны па металлическую поверхность Происходит отражение электромагнитной энергии падающей волны от поверхности и затухание электромагнитной волны при распространении в м.еталле. В результате общая эффективность экр анирова ния металлической пластиной определяется суммой экранирования за счет поглоще-

Рис. 11.3. Црохождение электромагнитной волны через экранирующую плоскую металл.ическую пластину

ния (затухания) энергии в толще материала Ап, отражения энергии от границ раздела внешняя среда - металл и металл - экранируемая область Ло и многократных внутренних отражений в стенке для последующих составляющих волн Лм [50]:

jZci + Zcg) -f20lg 1 /ci -ZcgV

\Zcl -b 02/

Л = 8,68ай-[-20 Ig

- 2ad

.(11.7)

Л измеряется в децибелах.

Выражение для определения потерь на поглощение согласно (11.7) и с учетом (2.50), и (2..54) может быть представлено в следующем виде:

Л = 8,68 d V fx а/2 = 8,68 d/Ьс- (11-8)

Потери на поглощение в экране возрастают с увеличением частоты, магнитной проницаемости и проводимости металла экрана.

Потери на отражение на границе раздела сред связаны с различными значениями характеристических сопротивлений диэлектрика Zci и металлического экрана Zc2. При ZciZc2 согласно (11.7) потери на отражение

Л -20lg(Z,l/4Z ). (11.9)

Для плоской электромагнитной волны при распространении в воздухе Zci=377 Ом и с учетом (2.53) выражение (ill.9) преобразуется к виду

Л -20Ig(94,25/K). (1110)

При экранировании высокочастотных электромагнитных полей практически Лп> 10 дБ и поэтому влияние многократных отражений не сказывается на общей эффективности экранирования, которая определяется как

Л~Л -fЛo. (11.11)

С уменьшением частоты, когда .поверхностный эффект выражен слабо (6c>-d), затухание энергии в толще экрана мало, и экранирующий эффект в основном определяется отражением электромагнитного поля на границах диэлектрик-металл и металл-диэлектрик. При этом выражение эффективности экранирования (11.7) приводится к виду

Л - 20 ig11 + 0,5 (ZJZ,+ZJZ,) ad\. (11.12)

Характеристическое сопротивление среды зависит от формы конструкции экрана. На рис. 11.4 приведены расчетные выражения для определения характеристического сопротивления среды вблизи экранов различной формы: плоской, цилиндрической и сферической. Расчетные формулы для определения эффективности экранирования низкочастотных магнитных полей таких же конструкций экранов, выполненных из немагнитных и магнитных материалов, соответственно имеют вид:

плоский экран:

н/н = 20 Ig (1 + rd) - немагнитный металл; н/м = 20 Ig (1 -f р, d/4r) - магнитный металл; цилиндрический экран:

н/н = 20 Ig (1 -f 2 rd/2) - немагнитный металл; ь7м = 20 Ig (1 -f р d/2r) - магнитный металл; сферический экран:

Л /н = 20 Ig (1 + 2 rd/2 Y2 ) - немагнитный экран; \/м = 20Ig (1 + рd/]/2г) - магнитный экран.

Высокочастотная область соответствует электромагнитному режиму работы экранов и охватывает частоты выше 10 Гц.

Б) . 6)

Рис. 11.4. Конструкции зчранов: а -I плоский; б - цилиндрический; в -i сферический

На рис. 11.5,а показаны типовые частотные зависимости характеристических сопротивлений воздуха, а также магнитного и немагнитного металлов.

Анализируя полученные результаты можно заключить, что электрическое поле экранируется существенно лучше, чем магнитное, а поле плоской электромагнитной волны лучше, чем магнитное, но хуже, чем электрическое. Поэтому конструктивно сложнее обеспечить защиту от воздействия магнитных полей.

При экранировании электрических полей экранирующий эффект, равный бесконечности при f=0, с ростом частоты уменьшается. Сущность электростатического экранирования заключается в замыкании электрического поля на металлическую массу экрана и передаче электрических зарядов на землю или корпус РЭА.

При экранировании магнитного поля немагнитный экран во всем частотном диапазоне действует как электромагнитный, т. е. за счет поглощения энергии, вызываемого вихревыми токами в экране, и за счет отражения энергии от экрана. Магнитные экраны при постоянном токе действуют как магнитостатические, т. е. по принципу замыкания магнитного поля в экране за счет повышенной его магнитопроводности. С повышением частоты возрастает роль вихревых токов и экран переходит в электромагнитный режим работы. На графике частотной зависимости эффектив-