18. Этапы проектирования рэс.

Задачи проектирования:

1. частичная модернизация РЭА (улучшаются показатели – не значит улучшаются характеристики качества);

2. полная модернизация РЭА (улучшают некоторые показатели, изменяют структуру – значит меняются характеристики качества);

3. создание новой аппаратуры (создание аппаратуры на новых принципах или применение таких изменений, при которых показатели качества улучшаются более, чем на порядок).

Этапы проектирования:

1. исследования рынка – определение потребности, конкурентов, преимущества;

2. разработка ТЗ – набор документов (назначение, объект использования, основные тактико-технические характеристики [дальность, точность], техник-экономические показатели: этапы работ; методы испытания и т.д.)

3. НИР состоит из фундаментальной НИР (определение и поиск новых явлений для испытаний РЭА), поисковой НИР (определение пути решения задач), прикладной НИР (исследование проектируемого объекта), результатом выполнения является аван-проект

4. экскизное проектирование – обоснование элементной базы, схемотехнические решения (схемы структурные, функциональные, принципиальные), унифицирование узлов

5. техническое проектирование – создание конструкторской документации, выбор защиты от внешних условий, документы на ремонтопригодность, доступ, контроль; разработка эргономики и условий испытаний

6. математическое моделирование и макетирование

7. рабочий проект – формирование окончательного набора документов

8. опытный образец – проведение совещания по результатам вместе с заказчиком

9. приемо-сдаточные испытания

10. окончание – подписание всех документов

Различают:

1. этап внешнего проектирования; 


2. этап внутреннего проектирования. 


Вышеназванные этапы относятся к проектированию систем:

1. на внешнем этапе осуществляется анализ исходных данных на проектирование системы, и по этим данным создается «образ системы», то есть система проектируется в общих 
чертах. 


2. на внутреннем этапе с учётом выполненного анализа и 
созданного «образа системы» осуществляется детализация требований, предъявляемых к этой системе и её составу. Этот этап можно разбить на три подэтапа: 


19. Расчет экранов методом наведенных потенциалов.

К характеристикам экранов относят коэффициент экранирования и коэффициент реакции. Соответственно:

Исходными данными для нахождения этих характеристик являются конфигурация экрана (определяется формой защищаемого блока), размеры и материал экрана.

Все применяемые методики расчета приближенные. Рассмотрим метод наведенных потенциалов.

Допущения методики:

• экран по конструкции идеальный (нет креплений, нет перфораций)

• длина волны поля помехи много больше размеров экрана (справедливо до диапазона СВЧ)

Расчет ведем по уравнениям Макселла.

- вектор напряженности магнитного поля - напряженность электрического поля - проводимость среды - электрическая индукция = - магнитная индукция = – абсолютная диэлектрическая проницаемость - абсолютная магнитная проницаемость

(2) справедливо, если среда:

- однородна (диэлектр. и магнитн. проницаемости одинаковы в любой точке среды);

- изотропна (свойства от направления, в котором оцениваем, не зависят)

- линейна (Е и Н не влияют на среду).

Плазменная среда в магнитном поле анизотропна.

В воздухе возникает электрический пробой – воздух становится нелинейной средой, проводником.

Дополнительное допущение:

- характер изменения поля гармонический (по закону синуса/косинуса меняется амплитуда [напряженность] поля).

Запись гармонического изменения характера поля:

Это допущение справедливо, так как есть ряд Фурье.

Подставим (3) и (2) в (1):

- закон Ома (сила тока проводимости)

- ток смещения

Ток смещения=ток поляризации в диэлектрике

- для ало частоты переменного поля.

Тогда:

К (5.2) применим операцию ротора:

k – постоянная вихревых токов

В то же время:

- градиент дивергенции

- оператор Лапласа (вторые частные производные по координатам)

Приравнивая (6) и (7) получим волновое уравнение для электрического поля:

Волновое уравнение для магнитного поля:

Возьмем экран коробчатой формы и декартову систему координат.

Центр системы координат – в центре на расстоянии D/2. Введем допущения:

• ЭМ поле плоское (равные фазы находятся в плоскости). В нашей системе координат вектор Умова-Пойтинга направлен по оси Х, тогда плоскость равных фаз находится в плоскости Y0Z;

• волна помехи линейно поляризована (вектор Е перпендикулярен вектору Умова-Пойтинга). Если вектор Е направлен по оси Z, то: ;

• поле однородно в плоскости равных фаз. Для вектора - в плоскости Y0Z.

Из (9):

Рассмотрим среду внутри экрана (воздух). Тогда (10) упростится, т.к. не будет вихревых токов. Для среды,

(11) – уравнение Лапласа, решение которого:

H=C₁x+C₂ (12)

Чтобы перейти от общего уравнения к частному (найти константы интегрирования), добавим граничные условия:

X₁=0 – уравнение (12) вырождается, т.к. H=C₂=H_i (13)

Нас интересует граница X= , но нельзя допустить, чтобы поле было бесконечным.

Уравнение (9) сводится к виду:

Коэффициент экранирования:

Чтобы определить А и В, вернемся к уравнениям Максвелла (5.1) и (5.2).

Проинтегрировали:

Рассмотрим Х, соответствующий границе внутри экрана:

Берем снова уравнение Максвелла:

Вместо H подставим выражение (16):

Приравняем правые части (19) и (20), получим выражение (21). Решаем совместно выражения (21), (17) и (18), в результате получаем:

ch, sh – гиперболические косинус и синус соответственно.

Чаще вместо коэффициента экранирования применяют экранное затухание:

Смысл каждого из слагаемых: I слагаемое определяет потери на поглощение; II слагаемое определяет отражение от границы экрана.

Если поле постоянное (f=0), то , нет явления вихревых токов, нет ЭМ индукции, нет потерь на поглощение.

Найдем коэффициент реакции экрана W.

- волновое сопротивление диэлектрика, окружающего экран.

- волновое сопротивление экрана.

Экранное затухание для цилиндра: