Book6 (560508), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Из компонентов элементной базы защиты экранированием требуют
чаще всего моточные изделия: катушки индуктивности, трансформато-
ры, дроссели, обмотки реле. Катушки индуктивности, работающие в
мегагерцевом диапазоне частот, обычно не имеют магнитных сердечни-
ков и обладают полем, распространяющимся далеко за габаритные раз-
меры катушки. Применение экранов позволяет ограничить объем про-
странства для нормального функционирования катушки, уменьшить
влияние ее поля на соседние элементы, повысить плотность компонов-
ки. Из-за поглощения части энергии материалом экрана параметры ка-
тушки необходимо скорректировать. Экранирование дросселей и
трансформаторов требуется при использовании повышенных рабочих
частот электропитания (более 100 Гц). Активные элементы в виде по-
лупроводниковых диодов, транзисторов, микросхем в большинстве
случаев нецелесообразно защищать индивидуальными экранами.

266

Предпочтительно помещать в такой экран весь функциональный узел,
например на печатной плате. Необходимость в этом увеличивается, ес-
ли схема содержит усилительные каскады с большим коэффициентом
усиления. При создании микроэлектронной аппаратуры естественно
желание объединить функции экрана и корпуса. Корпус микроблока
или микросборки становится внешним экраном. Выбор материала дик-
туется, с одной стороны, эффективностью защиты, а с другой стороны
— производственными условиями, удобством изготовления, возможно-
стью механизации труда и, наконец, просто механической прочностью
конструкции. Слагаемые размеров экрана представлены на рис. 6.17 и
6.18. Прежде всего, размеры экрана зависят от габаритных размеров

Рис. 6.17. Компоновочные размеры экранированного электронного устройства

Рис. 6.18. Габаритные размеры экранированного электронного устройства

267

объекта экранирования X, Y, Z. Далее, между объектом экранирования и внутренней поверхностью экрана должны быть гарантированные
зазоры XI, Х2, Y1, Y2, Z1, Z2 , обеспечивающие удобство сборки,
электрическую прочность монтажа, тепловой режим и другие условия,
необходимые для нормального функционирования устройства. Толщи-
ны стенок экрана ХТ1, ХТ2, YT1, YT2, ZT1, ZT2 будут определяться эффективностью подавления помехи, механической прочностью конструкции, удобством закрепления и размещения на объекте. У экрана имеется функциональная поверхность с размерами XF, YF, ZF (одна
или несколько), через которую (которые) осуществляется связь экранированной части РЭС с внешними цепями и устройствами:кабельный и жгутовой вводы через разъемные

контакты, элементы закрепления экрана на объекте. Окончательные
размеры находятся как

XG = XF1+XE +XF2; YG = YF1+ YE+YF2; ZG = ZE,
где

XE = XT1+XT2+X1+Х+Х2; YE=YT1+Y1+Y+Y2+YT2;

ZE = ZT1+ Z1+Z + Z2 + ZT2.

В самом общем виде РЭС защищается от электромагнитных помех
металлическим экраном в виде замкнутой оболочки. Однако в электро-
магнитной обстановке может наблюдаться преобладание отдельного
вида поля. Поэтому при поиске оптимальной конструкции следует раз-
личать:

магнитные экраны для подавления магнитной составляющей поля
помехи;

электростатические экраны для подавления электрической состав-
ляющей поля помехи;

электромагнитные экраны для подавления обоих составляющих по-
ля помехи.

Рис. 6.19. Принцип действия

магнитного экрана:

/ — источник магнитной помехи;

2 — силовые линии магнитного

поля; 3 — экран

Принцип работы магнитного экра-
на показан на рис. 6.19. Магнитный по-
ток от источника помехи замыкается в
толще экрана и лишь частично попада-
ет в пространство радиоэлектронного
устройства. Чем больше магнитная
проницаемость материала экрана, тем
большая часть энергии магнитной со-
ставляющей поля будет сосредоточи-
ваться в толще экрана. Поэтому наи-
большей эффективностью будут обла-
дать конструкции, изготовленные из
ферромагнетиков: железа (Fe), никеля
(Ni), кобальта (Со), гадолиния (Gd).
Корпуса приборов и устройств, выпол-
ненные из немагнитных материалов,таких как сплавы алюминия (АМг, АМц, Д16), магния (МА2, МЛ1,МЛ2.3), титана (ВТЗ, ОТ4), меди, латуни (Л90, Л70, ЛЖС58-1-1), не способны концентрировать магнитные силовые линии и потому не способны выполнять роль магнитных экранов. Это хорошо иллюстрируют графики рис. 6.20—6.22, на которых видно, что для АМц, Д16 и ЛЖС58-1-1 затухание магнитного поля ничтожно мало по сравнению с действием экрана из карбонильного железа, технически чистого железа АРМКО, пермаллоев 79НМ, 80ХНС.

268

Рис. 6.20. Зависимость Рис. 6.21. Зависимость коэффи- Рис. 6.22. Зависимость

коэффициента отраже- циента поглощения К( п) от общего коэффициента

ния К (о) от частоты при частоты для магнитного экрана экранирования К (э )

магнитном экранирова- (толщина стенки 1 мм) от частоты для магнит-

нии (толщина ного экрана (толщина

стенки 1 мм) стенки 1 мм)

Суммарная эффективность экранирования К(э) для различных
материалов представлена на рис. 6.22. Однако вклад каждой состав-
ляющей неравнозначен. Так, на частоте f= 10 Гц для экрана из
80XHC(t=l мм) K(п) = 8дБ, а K(о) = ЗЗдБ, на частоте 100 Гц имеем
соответственно 23 и 44 дБ, а на частоте 500 Гц вклады пример-
но равны 58 и 52 дБ. Отсюда можно сделать вывод, что на низких
частотах (f≤ 100 Гц) основной вклад в магнитное экранирование вносит
эффект отражения, а экранирование за счет поглощения энергии помехи незначительно.

Выражение для оценки эффективности экрана

из магнитных материалов (μ ≥ 3 • 10³ ) на частотах f≤100 Гц имеет вид

(6.11)

из немагнитных материалов (μ.= 1; Z^Н_Д /Z_M >> 1)

При k_мt→0 K(п)→0 и

(6.12)

269

Рис. 6.23. Частотная зависимость
волнового сопротивления экрана

Рис. 6.24. Эффективность магнит-
ного экрана в зависимости от тол-
щины стенки для ферромагнит-
ных материалов на частоте 10 кГц

Эффективность магнитных экра-
нов увеличивается с ростом частоты/
(рис. 6.23) и толщины стенок t (рис. 6.24).
Однако с увеличением размеров экрана
R К(Н) заметно снижается. Основными
материалами для таких экранов следует
выбирать магнитомягкие материалы:
технически чистое железо (АРМКО,
005ЖР, 008ЖР), карбонильное железо,
низкоуглеродистые нелегированные
стали и пермаллои. Эти материалы,
имеющие требуемые магнитные свойст-
ва, удобны для изготовления экраниру-
ющих оболочек разными методами пла-
стической деформации. Самым про-
стым и надежным материалом следует
считать технически чистое железо. Оно
служит основным компонентом боль-
шинства магнитных материалов. Маг-
нитные свойства его будут определять-
ся количеством и составом примесей, из
которых наиболее вредными являются:
углерод (С), кислород (О), сера (S), во-
дород (Н). Из электротехнических ста-
лей для магнитных экранов подходят
те, которые допускают пластическую
деформацию, например 10895, ЭТ20895,
ЭТ21895. Лучшими материалами для
магнитных экранов следует считать же-
лезо-никелевые сплавы (пермаллои),
обладающие наибольшей магнитной
проницаемостью в слабых магнитных
полях. С учетом пригодности к пласти-
ческой деформации лучше всего при-
менять пермаллои марок: 79НМ,80ХНС, 50ХНС, 81НМА. Основные свойства перечисленных материалов приведены в табл. 6.1.

Магнитные экраны эффективны лишь при постоянном токе и в диа-
пазоне низких частот. С увеличением частоты повышенная магнитная
проницаемость теряет свое значение из-за вытеснения магнитного поля
ближе к поверхности экрана.

270

Таблица 6.1

Н емагнитные материалы, такие как ла-
тунь, сплавы алюминия, магния, титана,
действуют как электромагнитные экраны.
Поэтому их эффективность при защите от
магнитных полей очень мала, что подтвер-
ждают графики рис. 6.25.

Рис. 6.25. Эффективность

магнитных экранов из немагнитных материалов на частоте 10 кГц

Электростатические экраны с целью
уменьшения потенциала вторичной помехи
целесообразно изготовлять из материалов с
высокой проводимостью. Такими конструк-
ционными материалами, прежде всего, слу-
жат двойные латуни (Л70, Л80, Л85, Л90),
деформируемые алюминиевые сплавы АДО,
АД1, АМц. Если экран изготовляется путем
механической обработки (резание, точение,
фрезерование), то более удобны свинцови-
стые латуни ЛС63-1, ЛС74-3, ЛС64-2, дура-
ли Д16, В95.

Эффективность электростатического
экрана оценивается по формуле

271

Экранирующий эффект конструкционных материалов корпусов ра-
диоаппаратуры, рассчитанный по этой формуле, представлен на графи-
ках рис. 6.26 и 6.27 для R = 50 мм. Из графиков видно, что при/= 0 экра-
нирующий эффект стремится к бесконечности, но с ростом частоты
снижается. Причина заложена в частотной зависимости волнового со-
противления пространства электрической составляющей поля:

Z^E _Д =(ωε₀R)^-1. (6.14)

Характеристики

Список файлов книги