предположим, что Сэ-°°, т. е. равенство (11.31) оказывается точным, и, следовательно, вне экрана обеспечивается полная ком-пенсапля магнитных полей, создаваемых током экранируемой цепи/и током, протекающим по экрану IM/Lg. При конечном значении добротности экрана поле вне экрана будет таким же, как и при отсутствии экранируемой цепи в случае протекания по экрану суммарного тока 1, определяемого согласно (11.29) и (11.31),

JM--ш-

Эффективность экранирования

= 20lgll + iQ3l- (11.33)

К такому же результату можно прийти с помощью схемы замещения экрана (рис. ll.lS.a), выразив падение напряжения на активном сопротивлении экрана U=IgRg через наводимую на нем ЭДС (в общем случае равную еэ=-йФ1й1, где Ф - магнитный поток, пронизывающий экран) и представив эффективность экранирования в виде

Л = 20lgIeэ/f/. . (11.34)

Тогда 4= - -1- ; . .;

и = 201g l-l-iQg, что соответствует (,lll.33).

При С?э<С1 эффективность экранирования практически равна нулю, а при С?эЗ> 1 целиком определяется добротностью самого экрана. При этом индуктивность Lg и сопротивление Rg экрана соответственно вычисляются по формулам [59]:

Lg=iioS/l; R 2л r/{Gdl}, (11.35)

где г - радиус экрана; / - длина экрана; 1>г; d - толщина экрана; S = nr - площадь поперечного сечения экранируемой области в направлении, перпендикулярном линиям магнитной индукции.

Таким образом, эффективность магнитного экранирования, основанного на действии вихревых токов, в области низких часто.т может быть найдена с помощью (11.33) и (11.35):

Л=lOlg[l+( loOW]. (11.36)

С увеличением частоты помехонесущего магнитного поля при d>&c экран переходит работать в режим, при котором следует учитывать поверхностный эффект. При этом экран можно представить в виде ряда последовательно включенных экранов тол- щиной Ad, каждый из которых образует короткозамкнутый виток, связанный с остаточным магнитным потоком соседнего витка. В результате величина остаточного взаимосвязанного магнитного потока в экране уменьщается от слоя к слою, что позволяет рас-

сматривать отдельные слои экрана как Г-образные звенья фильтров (рис. 11.1-3,6). Таким образом, эффективность экранирования высокочастотного магнитного поля определяется потерями за счет поглощения согласно (М.8) и за счет отражения или компенсации полем вихревых токов в экране с помощью соотношения [59]:

A,=20\g[r/{V2iib,m)]. (11.37)

В результате общая эффективность экранирования магнитных полей в области высоких частот (d>Sc) определяется как

Л = 8,68 d/бе + 20 ig [г/(1/2 fx6e т)]. (11.38)

В (11.37) и (11.38) введен множитель т, при помощи которого эти формулы распространяются также на плоские и сферические экраны. Для этого при расчете плоского экрана следует заменить радиуе экрана половиной расстояния между стенками экрана 1/2 и положить т=1, для цилиндрического экрана принять га = 2, а для сферического - т = 3.

Проведенный анализ выполнен в предположении однородности стенок экрана, не имеющего отверстий, стыков, швов.

При конструировании стыки и швы должны располагаться в направлении вихревых токов в экране, протекающих в плоскости, перпендикулярной направлению помехонесущего магнитного поля (рис. 11.14). При этом обеспечивается меньшее сопротивление вихревым токам, определяющим эффект экранирования. В случае

Стык

Стын

Хкжжь

Рис. 11.14. Расположение стьжов ,в маглитном экране: а - правильное; б - еправильное

расположения стыков параллельно помехонесущему полю вихревые токи ослабляются, так как им приходится огибать стыки в экране. При выборе материала и толщины экрана необходимо учитывать, что экранирующий эффект вихревых токов зависит от глубины проникновения бс. Чем меньше бс, тем больший ток течет в поверхностных слоях экрана и тем больше создаваемое им обратное магнитное поле, которое вытесняет из защищаемой экраном области помехонесущее магнитное поле.

При изготовлении экрана из немагнитного металла (р-=1) экранирующий эффект на высоких частотах определяется проводимостью материала и частотой помехонесущего поля. Если экран выполнен из магнитного материала, то при прочих равных условиях внешним помехонесущим полем в нем наводится большая ЭДС из-за большей концентрации магнитного потока. Это приводит к увеличению вихревых токов в экране при одинаковых прово-

димостях материалов, большим потерям на поглощение и, следовательно, к лучшему экранированию. Таким образом, экранирующее действие за счет вь1теснения Магнитного поля полем вйхре--вых токов в экране, изготовленном из любого металла, взначительной степени характеризуется произведением ра [55]. В рё-зультате сталь в области высоких частот дает больший экранирующий эффект, чем немагнитные металлы. Однако, как отмечалось выше, применение стального экрана возможно, когда вносимые им потери не сказываются на работоспособности экранируемых узлов и элементов. РЭА. . . ;

Так, например, сталь не применяется для экранов высокочастотных контуров аппаратуры из-за больших вносимых потерь за счет малой элеКтронроводностИ и потерь на гистерезис; при перемагни-чивании.

Эквивалентнаяглубина проникновения для различных металлов в области высоких частот достаточно мала, следовательно, экран из любого металла сравнительно небольшой толщины действует достаточно эффективно. Поэтому при выборе толщины и материала экрана практически определяющими могут оказаться требования жесткости и устойчивости к механическим воздействиям, стойкости против коррозии, технологичности конструкции И т. д.

Следовательно, можно сформулировать основные требования, которые предъявляются к экранам, действующим по принципу вытеснения магнитного поля полем вихревых токов в экране.

1. Толщина экрана должна выбираться намного большей чем эквивалентная глубина проникновения. Этому условию могут удовлетворять как немагнитные, так и магнитные материалы, однако применение последних возможно в случае, если с вносимыми ими в экранируемые узлы радиоаппаратуры потерями ,можно не считаться. .

2. Снижение электрического сопротивления вихревым токам в экране повышает его эффективность. Поэтому-чаще всего высоко?-частотные экраны изготавливают из алюминия, меди и латуни. .

3. Стыки, разрезы и швы должны располагаться в направлении вихревых токов в экране.

4. Заземление экрана, работающего за счет образования вихревых токов, не влияет на эффективность магнитного экранирования.

Сетчатые экраны. Действие сетчатого экрана По отношению к помехонесущему переменному магнитному полю, как и в сплошном экране, основано на возбуждении вихревых токов в направлении, перпендикулярном линиям магнитной индукции (рис. 11.15). В результате проволоки, расположенные в направлении помехонесущего поля, практически не оказывают влияния на эффективность экранирования сетчатого экрана. Магнитное поле возбуждаемых токов вблизи перпендикулярно ориентированных проволок существенно отличается от однородного магнитного поля, создаг ваемого током, равномерно распределенным по сечению сплош-