нирования снижается, что объясняется влиянием остаточного поля, образующегося за счет токов, протекающих по экрану, имеющему конечное активное сопротивление R. Падение эффективности вкранирования с частотой можно также проследить, воспользовавшись схемой замещения сплошного экрана (рис. 11.18, е): на низких частотах 1/а)СсвЗ>/?, однако с увеличением частоты это неравенство становится слабее. Вместе с тем повышение частоты переводит экран из электростатического режима работы в электромагнитный. Область минимального экранирующего действия является переходной и соответствует приблизительно частоте 10* Гц [50]. С дальнейшим ростом частоты экран работает в электромагнитном режиме за счет возбуждаемых в нем вихревых токов и экранирующий эффект возрастает.

Таким образом, основные требования, которые предъявляются к электрическим экранам. Можно сформулировать следующим образом:

1) конструкция экрана должна выбираться такой, чтобы силовые линии электрического поля, в основном, замыкались на стенки экрана, не выходя за его пределы;

2) в области низких частот (при d<Z6c) эффективность электростатического экранирования практически определяется качеством электрического контакта экрана с корпусом прибора и мало зависит от материала экрана и его толщины;

3) в области высоких частот (при d>f)c) эффективность экрана, работающего в электромагнитном режиме, определяется его толщиной, проводимостью и магнитной проницаемостью.

11.6. МНОГОСЛОЙНОЕ ЭКРАНИРОВАНИЕ

Многослойные комбинированные конструкции экранов, состоящие из последовательно чередующихся немагнитных (медь, алюминий, латунь) и магнитных (сталь, пермаллой) слоев, применяются для получения высокой эффективности экранирования в широком частотном диапазоне, включая область низких частот, и обеспечения малых вносимых потерь в экранируемые цепи радиоэлектронной аппаратуры [50]. При рассмотрении принципа работы однородного электромагнитного экрана ранее показано, что экранирующий эффект определяется совместным ослаблением энергии за счет поглощения в толще металла и отражения, обусловленного различными значениями характеристических сопротивлений среды электромагнитному полю на границах внешняя среда - металл и металл - экранируемая область. Очевидно, что чем больше это несоответствие, тем выше экранирующее действие экрана в целом. Поэтому в многослойных экранах, составленных из металлов с различными характеристическими сопротивлениями электромагнитному полю, используется система многократных отражений, учитывая, что 1с\Фс2Ф ... ф2сп (рис. 11.23). В результате экран, состоящий из нескольких тонких слоев различных металлов,- преимущественно в низкочастотной области обладает большим .экр а-

нирующим действием по сравнению с однородным той же толщины. Эффективность экранирования многослойного экрана зависит от применяемых материалов, их расположения и соотнощения толщин. Например, сочетание сталь - медь - алюминий обеспечивает меньшую эффективность экранирования, чем медь - сталь - алюминий. Кроме того, за счет внутреннего слоя экрана.

Первый спой Второй слой

Внешняя среда

Рис. 11.23. От;ражевне°Р isfifi элект.рамагиитпой энер-> п

ши W: а.- в однюсл0йн0л1 экране; б - в трехслойном экране

отр

Межэнранная область Zci

Епрг=Кэ7Е

Энранируемая область

Ппрг.

Рис. 11.24. Прохождение плоской электромагниетой волны через двухслойлый

мет-аллический экран

выполненного из немагнитного металла, уменьшаются вносимые потери в экранируемые цепи аппаратуры по сравнению со сплошным магнитным экраном такой же толщины. Многослойная конструкция экрана оказывается особенно эффективной при экранировании постоянных и низкочастотных магнитных полей большой напряженности [52]. В случае однослойного магнитного экрана при большом значении напряженности материал экрана входит i в насыщение и магнитная проницаемость его резко снижается. Чтобы исключить насыщение, слой составного двухслойного экрана, об-

ращенный к источнику магнитного поля, выполняется из магнитного материала с низкой магнитной проницаемостью, имеющего высокий уровень насыщения, или немагнитного металла, а второй, слой - из материала с высокой магнитной проницаемостью, имеющего низкий уровень насыщения. При этом первый слой экрана уменьшает напряженность магнитного поля до величины, не вызывающей насыщение второго слоя, который обеспечивает, в основном, экранирование.

Рассмотрим процессы отражения и преломления электромагнитной волны на примере плоского двухслойного экрана, у которого толщины слоев di и d2 (рис. 11.24). Выразив составляющие электромагнитного поля через коэффициенты экранирования Кэх и Ка2 и учитывая коэффициенты отражения слоев экрана Fi и Гг получим, что в экранируемой области пространства суммарная амплитуда прошедших через экран волн равна

пр = К (Г, Г,) - = К,г К Е1{\- Г, Г,). (11.59).

Следовательно, коэффициент экранирования двухслойного экрана /Са12 определяется коэффициентами экранирования и отражения отдельных слоев экрана;

Kv, = KgiKj{\-TT. (11.60)

Таким образом, коэффициент экранирования двухслойного-экрана больше, чем произведение коэффициентов экранирования двух однородных экранов, что связано с дополнительным проникновением электромагнитного поля в экранируемую область за счет отражений между слоями составного экрана.

Аналогично, путем последовательной подстановки могут быть получены расчетные выражения для определения коэффициента экранирования комбинированных экранов с числом слоев три и более. Для трехслойного составного экрана коэффициент экранирования /Сэ12з определяется выражением

э123 = з1э2/эз/К1-ГхГ,)(1-Г,Гз)-Г,Гз/\,]. (11.61>

На практике наиболее широко применяются трехслойные экраны с одинаковыми наружными слоями /Сэ1 = /Сэз и Г1 = Гз. В этом случае согласно (11.61) коэффициент экранирования

3121 = К\г KJ{{\- Г, Г,)- (Г, К,\ (11.62)

На основании приведенных расчетных выражений в [50] проведен анализ, позволяющий сфор.мулировать основные рекомендации по проектированию многослойных комбинированных экранов..

1. Внутренние слои многослойного экрана для обеспечения большего экранирующего действия и достижения минимальных потерь, вносимых в экранируемые узлы РЭА, следует выполнять из немагнитных металлов. Наилучшие результаты дает экран с сочетанием слоев из немагнитных и магнитных материалов (например, медь - сталь, медь - сталь - медь.и т. д.). Это связана