Book6 (Учебник Конструирование РЭС), страница 3
Описание файла
Файл "Book6" внутри архива находится в папке "Учебник Конструирование РЭС". Документ из архива "Учебник Конструирование РЭС", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "основы конструирования и технологии приборостроения радиоэлектронных средств (окитпрэс)" из 6 семестр, которые можно найти в файловом архиве МАИ. Не смотря на прямую связь этого архива с МАИ, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "книги и методические указания", в предмете "основы конструирования и технологии рэс" в общих файлах.
Онлайн просмотр документа "Book6"
Текст 3 страницы из документа "Book6"
К(Е)Аl=160дБ для t=1мкм.
272
Относительное изменение ΔК(Е) /K(E) = (220- 160) /220 = 27,2%
хотя толщина стенки изменилась в 104 раз.
Отсюда следует, что при конструировании электростатических эк-
ранов марка материала и его толщина выбираются исходя из удобств
изготовления, коррозионной стойкости, механической прочности. В
табл. 6.2 приведены основные электрические характеристики конст-
рукционных материалов для РЭС и их металлические покрытия.
Таблица 6.2
| Материал | ρ 106, | μ | Материал | ρ 106, | μ |
| Ст 10 | 120 | 100 | Серебро | 15 | 1 |
| АМц | 30 | 1 | Алюминий | 26 | 1 |
| Д16 | 47,6 | 1 | Медь | 17 | 1 |
| АЛ4 | 46,8 | 1 | Никель | 68 | 59.. 530 |
| АЛ9 | 45,7 | 1 | Хром | 130 | 1 |
| МА2 | 120 | 1 | Кадмий | 74 | 1 |
| ВТЗ | 1360 | 1 | Цинк | 59 | 1 |
| Л90 | 45 | 1 | Олово | 113 | 1 |
| Л68 | 72 | 1 | Золото | 22,5 | 1 |
| ЛЖС58-1-1 | 70 | 1 | Палладий | 108 | 1 |
Пример 6.1. Определить размеры электростатического экрана для
функционального узла на печатной плате с размерами 120x80x20 мм.
Ослабление помехи на частоте 100 кГц не менее 120 дБ.
Выберем зазоры между печатной платой и экраном согласно обозначе-
ниям рис. 6.21: XI = Х2 = Y2 = 5 мм , Y1 = 15 мм для установки разъема. Раз-
меры экрана составят: ХЕ - 120 + 5 + 5 = 130 мм , YE = 80 + 5 + 15 = 100 мм,
ZE = 20 + 5 + 5 = 30MM, откуда R = max {AE, YE, ZE}= 130мм.
Толщину экрана XT находим из формулы (6.13) после ее преобразо-
вания: t= 1,11•1O-12-K(E)fρR.
В качестве материала выбираем латунь Л68:
XТ=1,11- 10-12·106·105·72·10-6·130=1,04·10-3 мм≈1 мкм.
Из условий механической прочности, жесткости и технологии пла-
стической деформации толщину стенки выбираем равной 0,4...0,5 мм.
Рассмотрим расчет конструкций электромагнитных экранов. Как
следует из рассмотренных принципов конструирования электростати-
ческих и магнитных экранов, их работа основана на замыкании энергии
соответствующих полей в материале экрана вследствие лучшей элект-
ропроводности или магнитопроводности материала по сравнению с ок-
ружающей средой.
273
Такой способ экранирования пригоден и
оправдан в области только низких частот. С
ростом частоты растет величина вихревых то-
ков в материале, наведенных полем помехи.
Энергия помехи, достигая поверхности экра-
на, вызывает появление этих токов. Глубина
проникновения токов наводки в стенку экрана
зависит от частоты из-за явления поверхност-
ного эффекта. По этим причинам величина
высокочастотного тока изменяется по сече-
нию стенки по закону, который для однород-
ного материала можно считать экспоненци-
альным (рис. 6.28):
I(x)=I(0)∙ехр{-αx}, (6.15)
Рис. 6.28. Поглощение
электромагнитной помехи за счет скин-эффекта
где I(х) — амплитуда тока помехи на расстоянии x от поверхности экрана; 7(0) — амплитуда тока помехи на наружной поверхности экрана; а — коэффициент вихревых токов: α = [0,5ωμа/ρ]1/2, где μа = μ0μ.,μ0= 1,256- 10-8 Гн/см — магнитная проницаемость вакуума; μ — относительная магнитная проницаемость.
Выполним преобразование: I (0) /I (х) = ехр {α х}.
Если I(0)/I(x) = е, то
х =1/α. (6.16)
Толщина стенки экрана х, на которой ток наводки ослабляется в е
раз, носит название скин-слоя, где е — основание натурального лога-
рифма. Толщина скин-слоя находится по формуле
δ=x[I(0)/I(x) = e] =1/a Ом·м2/м. (6.17)
Если выбрать единицы измерения f— в МГц, ρ — в Ом • мм2 /м , то
для магнитных материалов (μ>>1), таких как сталь, пермаллои, фер-
риты, формула приобретает вид
δ ≈ 0,5 [ρ/(fμ)]1/2 мм. (6.18)
Для немагнитных материалов (Al, Cu, Mg) μ= 1, и
δ ≈ 0,5 [ρ/f]1/2 мм. (6.19)
274
Задаваясь величиной ослабления помехи К(э), можно по величине
скин-слоя определить минимальную толщину стенки электромагнит-
ного экрана:
t = lnK[э]/δ (6.20)
В соответствии с энергетическими прин-
ципами [32, 33] коэффициент электромаг-
нитного экранирования К(э) можно предста-
вить в виде совокупности двух составляю-
щих: составляющей коэффициента экрани-
рования за счет коэффициента отражение
К(о) и составляющей экранирования за счет
поглощения в материале экрана К(п). Анализ
вклада каждой составляющей в суммарный
коэффициент можно сделать на основании
графиков рис. 6.29:
Рис. 6.29. Эффективность
медного и алюминиевого
покрытий при экранирова-
нии в зависимости
от частоты
-
Наибольший коэффициент электро-
магнитного экранирования достигается для
материалов с волновым сопротивлением ми-
нимальной величины Z м . Поэтому при выбо-
ре материала следует соблюдать условие
Zд>>ZM,где Zд = 377 Ом. -
На частотах больше 1 МГц резко увели-
чивается вклад поглощения помехи за счет скин-эффекта, который, в
свою очередь, для материалов с меньшим удельным сопротивлением
усиливается. -
Тонкие проводящие пленки толщиной до 0,1 мм обеспечивают до-
статочно высокое и постоянное ослабление помехи в широком диапазо-
не частот f< 100МГц.
Низкий уровень Z м обеспечивается материалами, имеющими в
своем составе высокое содержание алюминия, меди, серебра, золота,
бериллия, марганца, т.е. металлов с удельным сопротивлением
ρ ≤50 • 10-6 Ом • мм. В общем случае толщина стенки экрана, обеспе-
чивающая необходимую механическую прочность и жесткость конст-
рукции, вполне достаточна для значительного подавления помехи от
электромагнитной волны для К(э) = 100...200 дБ. Нетрудно видеть из
графиков на рис. 6.30—6.32, что обычная алюминиевая, медная, латунная фольга толщиной 20...30 мкм обеспечивает высокую степень экранирования уже на частоте 100 кГц. В случае применения литых пластмассовых корпусов такую фольгу можно наклеивать на стенки специ-
275
Рис. 6.30. Эффектив- Рис. 6.31. Эффективность Рис. 6.32. Эффектив-
ность алюминиевых эк- экранов из АРМКО ность экранов из латуни
ранов в зависимости от в зависимости от частоты ЛЖС58-1-1 в зависимости
частоты от частоты
полиамидными (МПФ-1), перхлорвиниловыми (ХВС22А, Д10, М-10).
Другой способ экранирования пластмассовых корпусов РЭС заклю-
чается в нанесении на них тонких проводящих пленок. Так, с по-
мощью вакуумного напыления можно нанести слой меди или алюми-
ния до 4...5 мкм. Можно также использовать химическое осаждение меди.
Реальный экран нельзя сделать абсолютно замкнутой металличе-
ской оболочкой. Так, для соединения с внешними цепями необходимы
отверстия, чтобы вывести проводники. Для размещения электронного
устройства экран необходимо делать разъемным. При соединении разъ-
емных частей возможно появление щелей. Щели также могут появить-
ся при неудачной пайке, сварке. Для отвода тепла с помощью естест-
венной и принудительной конвекции конструктор вынужден предус-
мотреть отверстия. В результате на поверхности экрана неизбежно на-
личие отверстий различных форм и
размеров, которые, естественно, вызо-
вут снижение экранирующих свойств
конструкции. Необходимо свести к
минимуму эти нежелателпные явле-
ния.
Рис. 6.33. Типичные отверстия
в экране: а — круглое отверстие;
б — прямоугольная щель
276
Типичными формами отверстий в
экране можно считать прямоугольную щель с размерами X и Y (рис. 6.33, б)
и круглое отверстие диаметром D (рис. 6.33, а). При наличии прямо-
