Главная страница  Волноводы миллиметрового диапазона 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 [ 112 ] 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132

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



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 [ 112 ] 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132

© 2000 - 2024 ULTRASONEX-AMFODENT.RU.
Копирование материалов разрешено исключительно при условии цититирования.