9.3.1.3. Особенности конструирования электромагнитных экранов
Для установления конкретных реализаций структуры (схемы) объединение экрана и защищаемого объекта исходят обычно из особенностей объекта, т.е. форма и размеры (унарное отношение R1=1, E1) экрана и взаимное положение экрана и объекта (n-арное отношение Rn=n, En), определяется условиями защиты и характеристиками объекта.
Известно несколько способов устранения взаимных связей, не предусмотренной функциональной схемой, с помощью экранов: блочное и общее экранирование РЭС.
Поэлементное экранирование. Размеры экрана определяются габаритами защищаемого элемента. Экран должен вписываться в общее устройство, обеспечивать минимальную реакцию на экранируемый объект, ремонтопригодность и нормальный режим работы РЭС.
Блочное экранирование. Экран представляет собой кожух РЭС и должен обеспечивать нормальный тепловой режим, защиту от пыли и влажности, устойчивость к вибрации, ослабление воздействия внешних полей.
Общее экранирование. Экран представляет собой самостоятельное сооружение, предназначенное для зашиты от внешних полей или локализации излучения радиоэлектронного комплекса. При экранировки помещения решается целый комплекс вопросов, связанных с защитой помещения, размещением аппаратуры, вентиляцией и др.
Б. Материалы экранов
В качестве материалов экранов используют латунь, алюминиевые сплавы, электротехническую сталь и пермаллой. Сортамент этих материалов широк – от листов до порошка.
Листовые металлические материалы толщиной 1,5…2 мм. Наиболее технологичны стальные листы - могут легко свариваться.
Фольга. Толщина 0,01…0,05 мм. Алюминий, латунь. Клеится к основе. Электростатическое экранирование.
Сеточные металлические материалы. Легки, удобны в сборке и эксплуатации, хороший воздухообмен, но малая механическая прочность, стареют.
Токопроводящие краски. В пленкообразующий материал вводится токопроводящий наполнитель в виде порошка алюминия, графита, окиси металлов и др. Не нужны специальные экраны. Краска наносится на любую поверхность. Проводимость зависит от толщины покрытия, концентрации пигмента и др. Устойчивы к климатическим условиям и механическим воздействиям.
Металлизация поверхностей. Распылением наносится на любую поверхность, включая полимеры. Наиболее распространенные покрытия – алюминий и цинк. Толщина слоя зависит от свойств подложки. Но при всех равных условиях эффект экранирования металлизированного слоя хуже, чем сплошным листом той же толщины, что объясняется отличием химического состава покрытия от структуры исходного материала. Применяется для экранирования помещений и кабин.
Специальные ткани. Основа такой ткани – капроновая нить, скрученная с посеребренной медной проволокой диаметром 35…50 мкм. Так как провод изолирован, то поверхностное сопротивление такой ткани велико. Предназначена для защиты от СВЧ, шьют специальные костюмы для индивидуальной защиты.
В. Особенности конструкций электромагнитных экранов.
Реальные экраны, состоящие из большого числа элементов, нельзя рассматривать как однородные. В местах стыков листов и соединений элементов ток проходит через участки с сильно уменьшенным сечением. Это приводит к местным увеличениям плотности и неравномерному распределению токов, к возрастанию сопротивления экранов и снижению эффективности в целом. Проникновение энергии через отверстия, щели и другие дефекты конструкции экрана снижает эффективность экранирования.
Конструктивно экран состоит из нескольких составных частей, которые в процессе сборки соединяются между собой разъемными или неразъемными соединениями. Кроме мест соединений в экране имеются отверстия для монтажа проводов. Чтобы уменьшить влияние подобных дефектов необходимо придерживаться определенных правил при конструировании экранов:
Поверхность стыка основных частей экрана не должна пересекать магнитных
силовых линий поля и линий наведенных в экран токов. Стык должен быть направлен вдоль этих линий.
2) Отверстия в экране не должны пересекать линий наведенных в нем токов, поэтому большой размер отверстия должен располагаться параллельно этим линиям.
3) При конструировании многослойных экранов каждый слой экрана должен быть изолирован от других слоев. В таких конструкциях токи, наведенные в каждом из слоев многослойного экрана, имеют свое направление. Если же слои экрана электрически соединить между собой, то наведенные токи будут взаимно компенсироваться и эффективность экрана резко упадет.
Следует отметить, что соединение листов обшивки экранов ( внахлест, встыкфальц ), а также контактные соединения в экранах сильно влияют на эффективность экранирования, поэтому конструктивное выполнение этих мест соединений тщательно проработаны и представлены в справочной литературе.