Глава 5. Способы обеспечения внутриаппаратурной эмс рэс

§ 5.1. Методы экранирования рэа и эва

5.1.1. Основные характеристики экранирования. Экранирование является конструкторским средством ослабления ЭМИ помех в пределах определенного пространства. Экраны применяются как для отдельных элементов, узлов и блоков, так и для устройств в целом, которые могут быть либо источниками, либо рецепторами помех. Необходимость экранирования должна быть обоснована и рассматриваться только пос­ле того, как полностью исчерпаны конструкторские методы оптимальной компановки аппаратуры.

Эффективность экранирования характеризуется коэффициентом экранирования

(7.1)

где - напряженности ЭП и МП в произвольной точке защищаемого пространства соответственно при наличии и отсутствии экрана.

На практике действие экрана принято оценивать величиной экран­ного затухания (в дБ)

(7.2)

Электромагнитный экран, выполняя функцию ослабления поля помех, оказывает воздействие на собственные параметры цепей и контуров экранируемого объекта, что связано с перераспределением ЭМП при ус­тановке экрана. Это влияние оценивается коэффициентом реакции экра­на

(7.3)

где - напряженность электрического и магнитного отражен­ного помехонесущего поля при наличии экрана.

Номинальная эффективность экранирования рассчитывается, исхо­дя из требуемого подавления помех и допустимых пределов изменения параметров экранируемых элементов. Следует учитывать, что эффектив­ность экранирования сильно зависит от неоднородностей и разрывов экрана, возникающих за счет сварных швов, соединений и отверстий.

Помимо обеспечения заданной эффективности к экрану предъявля­ются дополнительные конструктивные требования:

1. Экран является внешним кожухом аппаратуры и при его проек­тировании должны учитываться требования обеспечения теплового ре­жима, пыле- и влагозащиты, устойчивости к механическим воздействиям.

2. При экранировании отдельных элементов и узлов их форма и размеры определяют конструкцию экрана. Экран должен обеспечивать минимальную реакцию на экранируемый узел, а также нормальный тепло­вой режим и ремонтопригодность.

3. Экран проектируется как самостоятельное устройство, предназ­наченное для защиты от внешних ЭМП или локализации излучения цело­го комплекса; проведения специальных измерений в условиях, близких к свободному пространству.

5.1.2. Анализ электромагнитного поля помехи. В общем случае функциональные узлы РЭА можно представить в виде совокупности эле­ментарных электрических и магнитных излучателей. При этом электри­ческими излучателями являются цепи с высоким напряжением и малым током, а магнитными излучателями - цепи с большим током и малой разностью потенциалов.

На большом расстоянии от источника r > λ / 2π > 2 (дальняя зона) поле помехи имеет характер ПЭВ, векторы Е и Н которой синфазны, перпендикулярны друг другу и направлению распространения волны

(7.4)

На расстояниях r < λ / 2π < 1 (ближняя зона) в зависимости от ви­да источника структура поля помехи близка к статическим электричес­ким или магнитным полям, причем основную роль играет радиальная составляющая E_r и H_r .

В ближней зоне и сдвинуты по фазе на 90°, поэтому вектор Пойнтинга - мнимая величина со средними значением равным нулю. Следовательно, поля в ближней зоне реактивные, а перенос помехи про­исходит за счет явлений электрической или магнитной индукции.

В ближней зоне электрического излучателя

(7.5)

В ближней зоне магнитного излучателя

(7.6)

В соответствии с рассмотренными особенностями поля помех экраны подразделяются на электромагнитные, электростатические и магнито-статические. При защите узлов от внутриаппаратурных помех, когда выполняется условие ближней зоны, применяются электро- и магнито-статические экраны. Экранирование от внешнего излучения осуществля­ется обычно электромагнитными экранами.

5.1.3. Электромагнитный экран. Рассмотрим падение плоской од­нородной волны на металлическую пластину толщиной t (рис.7.1).

Ос­новная энергия волны отразится от поверхности пластины и лишь небо­льшая часть пройдет внутрь металла с большим затуханием. Отражения будут наблюдаться от обеих поверхностей пластины. Общая эффектив­ность экранирования металлической пластиной определяется затуханием ЭМВ в металле и многократными переотражениями.