Назаров_Конструирование_РЭС (560499), страница 44
Текст из файла (страница 44)
В зависимостиот вида источника помехонесущего поля в расчетную формулу (6.10)подставляются следующие выражения:Z ТД = µ 0 / ε 0 — волновое сопротивление воздуха электромагнитному полю;| ZНд | = ωμ0d — модуль волнового сопротивления воздуха магнит-ному полю;|ZEД| = l/ωμ0d — модуль волнового сопротивления воздуха электрическому полю;d— расстояние от источника помехонесущего поля до экрана(ближняя зона).Эффективность экранирования К( э ) зависит от электрических параметров материалов, размеров и формы экрана, наличия отверстий ит.д. Для обеспечения ЭМС существенно то, что любой реальный экранобладает конечной эффективностью. Рассмотрим некоторые физические факторы, определяющие свойства электромагнитных экранов.На частотах, при которых размеры экрана значительно меньше длины волны, характерно заметное различие в ослаблении экраном электрического и магнитного полей.
Причины типичной зависимости К(э)от частоты (1 и 2 на рис. 6.8) состоят в следующем. В электростатическом поле из-за концентрации зарядов на внешней стороне проводникаполе внутри экрана отсутствует иК(э)=∞. В переменном электрическом поле по мере повышения частоты в стенках экрана увеличиваетсяток, обусловленный сменой знаков индуцированных зарядов. Этот токсопровождается появлением электрического поля внутри экранавследствие его конечной проводимости, и К( э ) при этом уменьшается.При дальнейшем росте частоты сказывается поверхностный эффект;токи концентрируются у поверхности, и поле внутри экрана вновь ослабляется.
На низких частотах К(э) тем больше, чем толще экран ивыше проводимость материала.Характер ослабления магнитного поля на низких частотах оказывается иным. В постоянном магнитном поле действенны только экраны сотносительной магнитной проницаемостью, большей единицы. Эффект экранирования обусловлен преимущественным замыканием силовых линий магнитного поля в толще экрана. В переменном поле по мерероста частоты К( э ) возрастает вследствие появления вихревых токов.При дальнейшем увеличении частоты за счет поверхностного эффектаэкранирующие свойства резко увеличиваются, а К(э) тем выше, чембольше толщина стенок и магнитная проницаемость материала. Эф256Рис.
6.8. Зависимости эффективности экранирования немагнитными и магнитнымиметаллами от частоты при d = 1 м, t = 1 мм (кривые 1 — для меди; кривые2 — для стали с ц = 1000; кривые 3 — для стали с ц = 100):а — для электрического поля; б — для электромагнитного поля;в — для магнитного поляфективность экранирования оказывается наименьшей на низких частотах.
Поэтому экранирование ИП, создающего низкочастотное магнитное поле, наименее благоприятно.Многослойное экранирование. Многослойные комбинированныеконструкции экранов, состоящие из последовательно чередующихсяслоев, выполненных из немагнитных и магнитомягких металлов, применяются для обеспечения высокой эффективности экранирования в широком частотном диапазоне. В многослойных экранах, составленных изметаллов с различными характеристическими сопротивлениямиZC1≠ZC2≠…… ≠Zсп , используется система многократных отражений(рис.
6.9). В результате экран, состоящий из нескольких тонких слоевразличных металлов, особенно в низкочастотной области, обладаетбольшим экранирующим действием по сравнению с однородным экраном той же толщины.Основные рекомендации по проектированию многослойных комбинированных экранов [30]:2571 . Многослойную конструкцию следуетприменять для магнитного насыщения экрана и обеспечения линейного режима егоработы.2. Внутренние слои многослойного экрана для обеспечения большего экранирующего действия и достижения минимальныхпотерь, вносимых в экранируемые узлыРЭС, следует выполнять из немагнитныхметаллов.Рис. 6.9.
Отражение3.Применение диэлектрических проклаэлектромагнитной энергиив трехслойном экране док, воздушных зазоров между металлическимислоями может приводить к повышению К( п) вв случае, если ихтолщина значительно превышает толщину металлических слоев.4. Конструктивно многослойные экраны в РЭС достаточно сложныи громоздки. Поэтому при проектировании следует рассмотреть возможные способы изменения компоновки РЭС для снижения влиянияпомехонесущего электромагнитного поля, а также найти пути повышения эффективности экранирования однослойного экрана.6.3.
ФильтрацияФильтрация является основным средством ослабления кондуктивных помех, создаваемых в цепях питания и коммутации постоянного ипеременного токов РЭС. Предназначенные для этой цели помехоподавляющие фильтры позволяют снижать кондуктивные помехи как отвнешних, так и от внутренних источников. Эффективность фильтрации определяется вносимым затуханием фильтра [31]:S = 20 lg••U1I1•U2= 20 lg•дБI2где ủ1, İ1 напряжение и ток нагрузки в исходном состоянии;ủ2, İ2 — напряжение и ток помех на нагрузке в цепи с фильтром.К фильтру предъявляются следующие основные требования:обеспечение заданной эффективности S в требуемом частотном диапазоне(с учетом внутреннего сопротивления и нагрузки электрической цепи);ограничение допустимого падения постоянного или переменногонапряжения на фильтре при максимальном токе нагрузки;258обеспечение допустимых нелинейных искажений питающего напряжения, определяющих требования к линейности фильтра;конструктивные требования — эффективность экранирования, минимальные габаритные размеры и масса, обеспечение нормального теплового режима, стойкость к механическим и климатическим воздействиям, технологичность конструкции и т.д.;элементы фильтра должны выбираться с учетом номинальных токов и напряжений электрической цепи, а также возможных возникающих в ней бросков напряжений и токов, вызванных нестабильностьюэлектрического режима и переходными процессами.Основные рекомендации по применению помехоподавляющих элементов и фильтров РЭС следующие.Конденсаторы.
Применяются как самостоятельные помехоподавляющие элементы и как параллельные звенья фильтров. Конструктивно помехоподавляющие конденсаторы делятся на:двухполюсные типа К50-6, К52-1Б, ЭТО, К53-1А;опорные типа КО, КО-Е, КДО;проходные некоаксиальные типа К73-21;проходные коаксиальные типа КТП-44, К10П-4, К10-44, К73-18,К53-17;конденсаторные блоки.Основной характеристикой помехоподавляющего конденсатора является зависимость его импеданса от частоты. Для ослабления помех вдиапазоне частот примерно до 10 МГЦ можно использовать двухполюсные конденсаторы с учетом малой длины их выводов.
Опорные помехоподавляющие конденсаторы применяются до частот порядка30...50 МГц. Симметричные проходные конденсаторы используются вдвухпроводной цепи до частот порядка 100 МГц. Проходные конденсаторы работают в широком диапазоне частот примерно до 1000 МГц.Индуктивные элементы. Применяются как самостоятельные элементы подавления помех и как последовательные звенья помехоподавляющих фильтров. Конструктивно наиболее распространены дросселиследующих видов: витковые на ферромагнитном сердечнике; безвитковые.Основной характеристикой помехоподавляющего дросселя является зависимость его импеданса от частоты.
На низких частотах рекомендуется применение магнитодиэлектрических сердечников марок ПП90и ПП250, изготовленных на основе μ-пермаллоя. Для подавления помех в цепях аппаратуры с токами до 3 А рекомендуется использоватьвысокочастотные дроссели типа ДМ, при больших номинальных значениях токов — дроссели серии Д200.259Фильтры. Керамические проходные фильтры имеют миниатюрнуюконструкцию и позволяют эффективно подавлять помехи в широкойполосе частот.Высокочастотные проходные керамические фильтры типа Б7, Б14, Б23предназначены для подавления помех в цепях постоянного, пульсирующего и переменного токов в диапазоне частот от 10 МГц до 10 ГГц.
Конструкция таких фильтров представлена на рис. 6.10. Вносимое фильтрамиБ7, Б14, Б23 затухание в диапазоне частот 10... 100 МГц возрастаетприблизительно от 20...30 до 50...60 дБ и в диапазоне частот свыше 100 МГц превышает 50 дБ.Керамические проходные фильтры типа Б23Б построены на основедисковых многослойных керамических конденсаторов и безвитковыхферромагнитных дросселей (рис. 6.11). Безвитковые дроссели представляют собой трубчатый ферромагнитный сердечник из ферритамарки 50В4-2, одетый на проходной вывод. Индуктивность дросселясоставляет 0,08...0,13 мкГн. Корпус фильтра выполнен из керамического материала УФ-61, имеющего высокую механическую прочность.Корпус металлизирован слоем серебра для обеспечения малого переходного сопротивления между наружной обкладкой конденсатора и заземляющей резьбовой втулкой, с помощью которой осуществляетсякрепление фильтра.
Конденсатор по наружному периметру припаян ккорпусу фильтра, а по внутреннему — к проходному выводу. Герметизация фильтра обеспечивается заливкой торцов корпуса компаундом.Рис. 6.10. Конструкциякерамического проходного фильтра типа Б7:1 — сегнетокерамическаятрубка;2 —крепежный фланец;3 — внутренняя обкладка;4 — внешняя обкладка;5 — безвитковой дроссель;6 — токонесущий стерженьРис. б.П. Проходной фильтр типа Б23Б:1 — резьбовая втулка;2 — корпус;3 — феррит;4 — металлизация;5 — конденсатор;6 — компаунд;7 —токонесущий стержень260Номинальные емкости фильтров — от 0,01 до 6,8 мкФ, номинальное напряжение 50 и 250 В, ток — до 20 А. Габаритные размеры фильтра: длина25 мм, диаметр 12 мм. Вносимое фильтрами Б23Б затухание в диапазонечастот от 100 кГц до 10 МГц возрастает приблизительно от 30...50 до60...70 дБ и в диапазоне частот свыше 10 МГц превышает 70 дБ.Для бортовых РЭС перспективным является применение специальных помехоподавляющих проводов с ферронаполнителями, имеющими высокую магнитную проницаемость и большие удельные потери.Так, у проводов марки ППЭ вносимое затухание в диапазоне частот10...1000 МГц возрастает с 6 до 128 дБ/м.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
