3.3. Влияние плоского электромагнитного экрана на собственную и взаимные индуктивности контуров

Электромагнитным экраном в технике принято называть экранирую­щие поверхности из немагнитных материалов, у которых относительная маг­нитная проницаемость , а экранирующее действие основано на исполь­зовании вихревых токов, возникающих в проводящих стенках экрана. В кон­струкциях плат печатного монтажа металлизация (медная фольга) подложек соответствует электромагнитным экранам.

Влияние электромагнитного экрана на собственные и взаимные индук­тивности контуров, в том числе и образованных полосковыми проводниками на печатных платах, может быть учтено с помощью понятий «вносимые соб­ственные и взаимные индуктивности» [2, стр. 411] - поправок и к значениям соответствующих индуктивностей, определенных для тех же сис­тем проводников, но без влияния экранов. Вносимые индуктивности (как соб­ственные, так и взаимные) определяются как взаимные индуктивности ре­ального контура и его зеркального изображения, заменяющего действие эк­рана.

Для двухпроводной линии, расположенной вблизи плоского электро­магнитного экрана (рис. 2.12) вносимая собственная индуктивность

. (2.16)

Формула (2.16) получена в приближении замены поперечных сечений ре­альных полосковых проводников бесконечно тонкими нитями токов.

Полная индуктивность двухпроводной линии, расположенной вблизи плоского электромагнитного экрана равна , где L определяется формулой (2.10), - формулой (2.16).

Рис. 2.12. Поперечное сечение двухпроводной линии над плоским немагнитным экраном, толщина которого много боль­ше глубины проникновения

Для двух двухпроводных линий, параллельных друг другу и границе экрана (толщина которого много больше глубины проникновения) вноси­мая взаимная индуктивность в зависимости от расположения образованных ими контуров выражается в виде:

вариант 1 (рис. 2.13) -

; (2.17)

Рис. 2.13. Поперечное сечение двух двухпроводных линий, параллельных друг другу и границе экрана (вариант 1). Направления токов в линиях I ( проводники 1 и 2 ) и II ( проводники 3 и 4 ) указаны символами на сечениях проводников

вариант 2 (рис. 2.14) –

. (2.18)

Рис. 2.14. Поперечное сечение двух двухпроводных линий, параллельных друг другу и границе экрана (вариант 2). Направления токов в линиях I и II указаны символами на сечениях проводников

В заключение заметим, что:

1. полученные выражения для вносимых индуктивностей соответствуют случаям толстых экранов, у которых толщина экрана больше глубины про­никновения поля в проводник и которые поэтому обеспечивают полное экранирование внешних полей;

2. тонкие электромагнитные экраны (у которых толщина экрана мень­ше глубины проникновения поля в проводник) лишь частично уменьшают величину поля, проникающего сквозь экран, и не допускают при проведении расчетов применения метода зеркальных изображений, который использован при выводе формул (2.16) - (2.18), поэтому определяют меньшие, чем рассчи­танные по ним вносимые индуктивности;

3. размещение тонкого плоского электромагнитного экрана между двумя плоскостями, в которых размещены индуктивно связанные контуры, обра­зованные полосковыми двухпроводными линиями, уменьшает взаимную ин­дуктивность, строгий расчет которой можно осуществить на основе опреде­ления магнитных полей в такой системе;

4. диэлектрические включения (в рассматриваемых случаях – подложки печатных плат) не влияют на величины индуктивности двухпроводных ли­ний и их взаимные индуктивности.