Назаров_Конструирование_РЭС (560499), страница 43
Текст из файла (страница 43)
6.3. Схема замещения для определения емкостных помех:а — незаземленный экран; б — заземленный экранУровень наведенного напряжения определяется какù'п ≈ ùэCpэ/(Cpэ+Cp).Подставляя в полученное выражение напряжение на экране и э , получаемù’п ≈ éиСиэСрэ/(Сиэ + Сэк)(Срэ + Ср).(6.3)Оценим значение наводимых напряжений до установки экрана и после в соответствии с формулами (6.2) и (6.3).
Если, например250Сэк<<Сиэ , то напряжение на листе согласно (6.3) примерно равноЭДС источника помех и, следовательно,ù'п ≈ éиСрэ/(Срэ + Ср).(6.4)Так как емкость связи между листом и рецептором помех многобольше начальной емкости связи между экранируемыми элементами,т.е. Срэ>>С св, то при прочих равных условиях наводимое напряжениепомех в случае введения листа окажется больше, чем до его установки(6.2).
Очевидно, что эффективность экранирования возрастает при увеличении емкости листа на корпус Сэк и становится наибольшей при егокоротком замыкании (рис. 6.3, б). Это объясняется возможностью стекания на землю зарядов, индуцированных на экране, и замыкания электрической цепи источника помех. При введении заземленного экранаостаточная емкость связи между элементами С ' св много меньше начальной, т.е. С 'св << С св, и наводимый уровень помех при этом оказывается много меньше исходного:ú'п = éиС'св/(С'св+Ср + Срэ) ≈ ёиС'св/(Ср + Срэ).Выражение для емкости связи двух элементов конструкции, находящихся в свободном пространстве:Ссв = СиС р/4π ε 01,(6.5)где ε 0 — диэлектрическая проницаемость среды.Емкость связи с учетом влияния металлического экрана (см. рис.б.2,а) h1 − h2 2 h1 + h2 2 С и 1 − 1 + C св = / 1 + 4πε 0 l d d (6,6)Для ослабления влияния связи по электрическому полю в РЭС сучетом формул (6.5) и (6.6) необходимо:максимально разносить цепи рецепторов и источника помех, чтоуменьшает С св ;компоновать цепи рецептора и источника помех так, чтобы емкостьсвязи С св между ними была минимальной;уменьшать размеры цепей ИП и РП, что приводит к снижению С св ;251применятьдифференциальноевключение РП, что практически позволяет значительно ослабить влияние емкостных синфазных помех (рис.
6.4).Основныетребования,которыепредъявляютсякэлектрическимэкранам,можносформулироватьследующим образом:конструкцияэкранадолжнавыбираться такой, чтобы силовые линииэлектрического поля в основном замыРис. 6.4. Ослаблениекались на стенке экрана, не выходя заемкостнойего пределы;связи путемдифференциальногов области низких частот эффективностьэлектростатическогоэкранирования практически определяется качеством заземления экрана на корпус изделия и мало зависит от материала экрана и его толщины;в области высоких частот эффективность экрана, работающего вэлектромагнитном режиме, наряду с качеством заземления определяется его толщиной, проводимостью и магнитной проницаемостью экрана.Экранирование магнитного поля.
Магнитная связь двух электрических цепей определяется их взаимной индуктивностью М, зависящейот индуктивностей источника LИ и рецептора L p, помех, представленных нарис. 6.5 в виде сосредоточенных элементов, и коэффициента связи kL , т.е.M = k l Lи L p . Если в цепи ИП протекает синусоидальный ток Iи с угловой частотой со, то в цепи рецептора изведетсяэдсeи = -MdIa/dt = -jώMIи.Индуцированная ЭДС вызывает в цепи РП ток, который определяется какРис. 6.5.
Эквивалентная Ip = -jώMIи/(jώLp+Zp+Zнp),схемаиндуктивной связи междуэлектрическими цепями где Zр , ZH — внутреннее сопротивлеисточника и рецепторание соответственно рецептора и источпомехника помех; Z нр , Z ни— сопротивление нагрузки цепи соответственно рецептора и источника помех.В результате наведенное напряжение помех на сопротивлении нагрузки рецептораÚп = -jώMIиZнp/(jώLp + Zp + Zнр).(6.7)В области низких частот при ώLр << Zp + Zнр напряжение помехÚп ≈ -jώMIиZнp/(Zp + Zнp).(6.8)Таким образом, согласно (6.8) в области низких частот напряжение помех, наводимое в цепи рецептора, увеличивается пропорционально частоте и индуктивности связи между ИП и РП.
Если | Zр | << | Zнр| , тонапряжение помехÚп ≈-jώМIи,т .е. цепь переноса помех является дифференцирующей.В области достаточно высоких частот (при ώL p>> |Zp +Zнр|)рост напряжения помех в соответствии с выражением (6.8) ограничивается самоиндукцией:Ún≈-MZнрIu/Lр=-kLZнрIи√Lи/Lp(6.9)На фиксированной частоте при действии нескольких ИП на один РПсогласно принципу суперпозиции и (6.9)•nU П = Z Н , Р, ∑ I иi М i / L pi =1где п — число источников помех, IИi- ток j-го источника помех, Мiиндуктивность связи i-ro источника срецептором.Дляопределениявлиянияконструкторских параметров намагнитнуюсвязьрассмотримшироко распространенный случайвоздействия ИП в виде достаточнопротяженного провода с током I ина РП, образующий замкнутый контур Рис.
6.6. Образованиецепи длиной l, шириной h и индуктивнойсвязи между проводом инаходящийся на расстоянии d от ИП взамкнутым контуромпроводниковплоскости, перпендикулярной помсхона печатной платенесущему магнитному полю (рис. 6.6).Амплитуда наведенной ЭДС [30]ėM = μlfIМln[(d + h)/d]cosΘв рецепторной цепи при заданной компоновке прямо пропорциональнамагнитной проницаемости среды (μ длине контура рецептора l, амплитуде Im , его частоте f и зависит от взаимного расположения цепей ИП иРП, определяемых углом Θ .Взаимная индуктивность цепей ИП и РП [29]M = μ l ln[(d + h)/d]cosΘ/2π.Для ослабления влияния магнитной связи в аппаратуре необходимо:максимально разносить цепи рецепторов и источников помех;по возможности компоновать цепи РП в плоскости, параллельнойнаправлению воздействующего на них помехонесущего магнитногопотока;уменьшать площадь петли, образованной цепью РП, сокращаядлину l и расстояние между проводами h , что снизит магнитныйпоток,пронизывающий петлю (рис.
6.7,а).Рис. 6.7. Конструктивные способы уменьшения магнитной связи в цепях:а — исходная цепь; б — укладка изолированного провода на шасси;в — применение отдельного обратного корпусного провода;г — скрутка прямого и обратного проводовУкладка изолированного прямого провода непосредственно на корпус или шасси изделия существенно снижает h (рис.
6.7, б). Применение отдельного обратного провода в качестве земляного позволяет устранить также кондуктивную связь через общий участок корпуса илишасси (рис. 6.7, в). При скручивании прямого и обратного проводов напряжения на соседних участках линии примерно одинаковы по уровню,но противоположны по знаку (рис. 6.7, г). Малая магнитная связь обес254печивается и при использовании коаксиального кабеля, так как его оп7летка, являющаяся обратным проводом, расположена концентрично относительно внутреннего провода, чем обеспечивается малое h .Если применение указанных мер при проектировании РЭС ограничено, то для обеспечения трудоемкого ослабления помех необходимоприбегнуть к магнитному экранированию.Основные методы экранирования магнитных полей основаны нашунтировании магнитного поля ферромагнитными материалами и вытеснении помехонесущего магнитного поля полем вихревых токов в экране.Основные требования, которые предъявляются к магнитностатическим экранам, можно сформулировать следующим образом:магнитная проницаемость материалов экрана должна быть возможно более высокой;увеличение толщины сеток экрана приводит к повышению эффективности экранирования, однако при этом следует принимать во внимание возможные конструктивные ограничения по массе и габаритам;стыки, разрезы и швы в экране должны размещаться параллельнолиниям магнитной индукции;заземление экрана не влияет на эффективность магнитостатического экранирования.Экранирование электромагнитного поля.
Целью экранированияявляется ослабление электромагнитного поля в ограниченной частипространства или в окружающем пространстве, если ИП находитсявнутри экрана. Электромагнитное экранирование охватывает диапазончастот 10 3 ... 10 9 Гц.Эффективность электромагнитного экранирования можно выразитьв виде [30]К(э)=К(о)+К(п)+К(п)В дБ,(6.10)где К(о)- затухание за счет отражения электромагнитной энергии отграниц раздела «диэлектрик—экран» и «экран—диэлектрик»: для основной волны К(о) = 201g | (ZД + ZM)2/4ZДZM |; К(п) — затуханиеза счет поглощения: К(п) = 8,69 | КМ | t / 2 , где t — толщина стенкиэкрана; К(п)В — затухание за счет многократных затухающих внутренних переотражений в стенке экрана для остальных составляющих волн:К(п)В = 201g| l-[(ZД-ZM)/(ZД+ZM)]2exp(-2kMt| При расчетах электромагнитного экранирования обычно пользуются модулями комплексных параметров: величиной, обратной эквива255лентной глубине проникновения тока в металл | Км | = ωµσ и модулем волнового сопротивления металла | Z u | = ωµ / σ .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
