Диссертация (1137191), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Общий объем опубликованных работ составляет4,125 авт л., из которых личный вклад автора – 2 авт. л.Вклад автора отражён в статьях [99]-[109]34Глава2.Методрасчётанеоднородногоэлектромагнитного экрана2.1.Анализ аналитических методов расчётаПроанализировав ряд статей, можно сказать о том, что многие из нихописывают аналитический расчет эффективности экранирования экранамипрямоугольной формы с отверстиями. Экранирование электромагнитногополя можно рассчитать как функцию частоты, размеров корпуса, размеровотверстия и позиции в корпусе. Теоретические значения эффективностиэкранирования хорошо согласуются с измеренными значениями.Длябесконечногопроводящеголистаэффективностиэкранирования электрического (SE) и магнитного (ME) поля равны междусобой и зависят только от частоты поля и проводимости, проницаемости итолщины листа. Однако, если корпус выполнен из листов конечныхразмеров, то SE и ME обычно различаются между собой и становятсязависимыми от позиции измерения внутри корпуса.
Более того, вчастности, обнаружено, что экранирование определяется проницаемостьюэнергии в основном через отверстия в корпусе по сравнению спроницаемостью через сплошную часть стенки, хотя исключением дляэтого может быть SM при аудио частотах. Принято допущение, чтопроводимость стенок корпуса достаточно велика, что позволяет считатьзначимой проницаемость только через отверстия.Эффективность экранирования может быть рассчитана методамичисловой симуляции или с помощью аналитических формул. Числовыеметоды позволяют моделировать комплексные структуры, но частотребуют большой компьютерной памяти и длительного времени работыкомпьютера для получения достаточного приближения.
Это затрудняет ихиспользование при исследовании влияния конструкционных параметров на35SE и SM. Использованные числовые методы расчета экранированиявключают моделирование линий передач, метод конечных элементов иметод моментов.Аналитические расчеты эффективности экранирования занимаютнамногоменьшевремени,ипозволяютисследоватьвлияниеконструкционных параметров на экранирование.Многие из методов аналитических расчетов основаны на теории,относящейся к дифракции при прохождении через отверстия и применимытолько к электрически малым отверстиям.
Другие методы, происходят изметода мощностного равновесия и широко применяют формулу (32): = 202(32)(32)гдеλ - длина волны,l - длина отверстия.Корпус экрана рассматривается как волновод, и принимается, чтоволна имеет один путь распространения. Однако, расчет применим каквыше, так и ниже критического уровня частоты. Как электрическое, так имагнитное экранирование рассчитываются как функции частоты, размеровотверстий, размеров корпусов, толщины стенок и позиции внутри корпуса.Простые модификации позволяют проводить расчеты при множественныхотверстиях и внутренних потерях. В настоящее время, расчеты применимытолько к корпусам прямоугольной формы, однако это включает большуючастькорпусов,используемыхвпрактическомэлектронномконструировании.
Расчеты применимы к электрически большим инебольшим отверстиям.Проведённый анализ состояния проблемы показал, что для решенияпоставленной задачи, наиболее предпочтительным является аналитический36метод расчёта эффективности экранирования электромагнитного экрана.От численного метода, он отличается:• высокой производительностью• возможностьвстраиватьдополнительныепроцедурыпроектирования• относительная простота реализации• возможность оперативного развития по мере уточнения моделейНедостатки метода, а именно не высокая точность результата, дляоперативных решений не столь существенны, так как окончательноерешениебудетприменятьсяпорезультатамэкспериментальногоисследования готового изделия.Рассмотреннаявпервойглаветеорияэлектромагнитногоэкранирования получила развитие в инженерной практике в видекоэффициентного метода, который позволяет учесть влияние апертур засчёт введения дополнительных коэффициентов.2.2.Неоднородности в экранеЕсли посмотреть на существующие реалии, то становится ясно, чтозащитные свойства электромагнитных экранов теряются из-за появленияна них прямоугольных щелей, либо круглых отверстий, которые могутиспользоватьсякак,например,вентиляционныеотверстия.Такжепоявляются резонансные эффекты и т.д.
Поэтому становится невероятносложноучестьвсефакторы,которыеснижаютэффективностьэкранирования. Одним из вариантов решения этой задачи – это вводпоправочныхкоэффициентовваналитическийметодрасчётаэффективности экранирования, которые будут корректировать недостаткиметода.37Такое решение задачи довольно распространено, так как строгогорешениязадачи,котороеполучаетнормальныемоделидлянеоднородностей в экране, тяжело достичь.Когда конструируется экран, нужно обратить внимание на утечкидля одного или более апертур. (Таблица 2.2-1).Таблица 2.2-1СоединенияОтверстия и щели для:• Обжимные,• Выключателей,• Паяные,• индикаторов состояния,• Резьбовые,• кнопок,• Сварные,• линий питания,• Стыковые.• окон,Вводы трубопроводов:• оптоволокна,• Вентиляции,• потенциометров и т.п.,• Кондиционирования,• предохранителей,• охлаждения и отопления.• сигнальных и управляющихДверцы, крышки, люки:кабелей,• открывающиеся часто,• соединителей.• открывающиеся редко.Неоднородные зоны:• сетки,• оплетки.На рисунке (рис.
6) можно увидеть физическую картину того какпроникаетэлектрическоеимагнитноеполечерезапертурывэлектродинамическом экране. При проникновении силовых линий вэкранируемую область вероятность воздействия поля на провода и кабели,которые расположены в этой области, становится очень значительной. По38этому, при проектировании и конструировании электродинамическихэкранов, обязательно нужно учитывать меры, которые помогут снизитьотрицательное влияние апертур.рис.
6Проникновение электрического и магнитного полей через апертуры в экранеЕслинеобходимопредусмотретьвэкраневентиляционныеотверстия, отверстия для кабелей или кнопок, то необходимо учитыватьэтиотверстияприрасчётеэффективностиэкранированияперфорированного электромагнитного экрана.Рассмотреннаявпервойглаветеорияэлектромагнитногоэкранирования получила развитие в инженерной практике в видекоэффициентного метода, который позволяет учесть влияние апертур засчёт введения дополнительных коэффициентов.2.3.Коэффициентный метод расчёта экранаНиже представлен коэффициентный метод расчёта экрана на основеподходов, изложенных в [5 – 6 работ + книга]39Наиболее распространённый случай использования экранов, этоиспользование экранов в виде металлического листа с отверстиями.Эффективность экранирования в данном случае моно рассчитать последующей формуле (33): = + + + 1 + 2 + 3 , дБ(33)(33)Где – потери на поглощение одиночной апертуры, – потери на отражение одиночной апертуры, – поправочный коэффициент отражения одиночной апертуры,1 – поправочный коэффициент числа апертур,2 – поправочный коэффициент близости апертур на низкихчастотах,3 – поправочный коэффициент близости апертур на высокихчастотах.Очень часто, при конструировании электродинамических экрановможно встретить на них зоны с апертурами разнообразных форм.
Чащевсего это круглые отверстия или прямоугольные щели. Эти отверстия вэлектродинамическом экране имеют глубину, равной стенке экрана t,поэтому их можно рассмотреть как волноводы. Отсюда можно определитьчастоту среза для волновода как . До этой частоты волновод ослабляет визвестной мере интенсивность электромагнитных волн. Эту частоту можнорассчитать следующим образом:Если круглое отверстие (34):_ =1,75∙105, МГц(34)(34)Если прямоугольное отверстие (35):_ =1,5∙105, МГц(35)40(35)ГдеD - диаметр круглого отверстия,W - наибольший размер прямоугольного отверстия.Для расчёта потери на поглощение зоны с апертурой, берётсячастота, которая по приближённым соотношениям ниже частоты .Для круглого отверстия (36):_ = 32 , дБ (36)(36)Для прямоугольного отверстия (37):_ = 27,3, дБ(37)(37)Гдеt - толщина стенки экрана,D - диаметр отверстия,W - максимальный размер отверстия.Рассмотрев соотношения, можно сделать вывод, что чтобы добитьсяослабления поля, нужно увеличить глубину апертуры , которая будетиграть роль волновода (рис.
7).41рис. 7Отверстие в экране в виде волнооводаСледует уделить внимание тому, чтобы не было дополнительногосопротивления протеканию высокочастотных токов, в местах соединениядеталей. По этому, нужно использовать технологию вытяжки. Приувеличении длины эффективность ослабления становится больше, таккак в данном случае ослабление служит функцией длины. Ниже (рис. 8),представлен пример уменьшения проникновения поля через апертуры помере уменьшения диаметра отверстий и роста длины патрубков.рис. 842Показан пример уменьшения проникновения поля через отверстия по мере уменьшениядиаметра отверстий и роста длины патрубковЭффективность экранирования, если присутствует патрубок прирабочей частоте, много меньшей частоты среза, определяется следующимприближённым выражением:Для волновода круглого сечения (38):_ = 32(38), дБ (38)ГдеD –диаметр сечения волновода, – длина волновода.Для волновода прямоугольного сечения (39):_ = 27,2(39), дБ(39)ГдеW – наибольший линейный размер поперечного сечения волновода, – длина волновода.Как и для сплошного экрана, при отражении ослабление щелизависит от изменения полного сопротивления на границе.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
