Рис. 10.15. Ток на поверхности идеального проводника (а), на краях отверстия пластины из идеального проводника (б) и образование блуждающих токов (в)

даемых в экране токов и, следовательно, на эф(3)ективность магнитного экранирования не влияет, если стыки отдельных частей экрана не снижают эти токи.

Изменение частоты мало влияет на действие электрического экрана. Точно так же незначительно влияет удельная проводимость материала, из которого он сделан. Магнитное экранирование целиком зависит от частоты. Чем она ниже, тем слабее действует магнитный экран, тем большей толщины приходится его делать для достижения одной и той же эффективности.

При работе на ВЧ, когда бдкр > б. экран ведет себя почти как идеальный проводник, у которого проводимость а = со.

При конструировании экранов необходимо знать следующие свойства идеального проводника.

Рис. 10.16. Опасные и неопасные щели в экране

Опосше щели

дихревые ,vo.vu

пеа/тостя и/елб

1) Внутри идеального проводника не могут существовать переменные электрические и магнитные поля, поверхность проводника является эквипотенциальной. 2) Токи протекают только по поверхности пластины из идеального проводника (рис.< 10.15, а) несмотря на наличие более короткого пути. 3) Ток, протекающий по проводу, пропущенному через отверстие в пластине из идеального проводника, возбуждает в пластине (рис. 10.15, б) поверхностные токи такой силы и направления, что сумма токов, протекающих через поперечное сечение отверстия, будет равна нулю. 4) В экране с перегородками (рис. 10.15, е) возникают блуждающие токи, охватывающие всю поверхность экрана; при сближении точек присоединения к экрану а и е растут токи, протекающие по более коротким путям, и уменьшаются все остальные; присоединение к точкам ai и bi не освобождает экран от блуждающих токов; только присоединение цепи АВ к точкам и позволяет избавиться от этих токов, но при условии, что отсутствуют паразитные емкости между экраном и цепью АВ. 5) Суммарный магнитный поток через отверстие в пластине из идеального проводника равен нулю; малые отверстия почти ие ухудшают качество экрана, так как магнитное поле, выходящее из отверстия, можно обнаружить только вблизи него, а паразитная емкость, свя.чы-вающая через электрическое поле экранируемые друг от друга точки, почти не зависит от наличия таких отверстии.

Длинные узкие щели, допустимые в электрическом экране, опасны в магнитном, если они направлены поперек направления вихревых токов (рис. 10 16) Когда экранируют сложные электрические цепи, в которых направления магнитных потоков могут быть самыми разнообразными, следует избегать длинных щелей. Желательно крышки и экраны соединять друг с другом и с KoprjycoM npH6opaj так, чтобы длина щелей не превосходила 0,01 ... 0,001 длины волны. Это важно и для экранирования электрического поля, так как от качества контакта между частями экрана, определяю-

щего разность потенциалов между ними, почти целиком зависит эффективность электрического экрана .

Экранирование

электромагнитного поля излучения

Экранирование происходит благодаря отражению электромагнитной волны от металлической поверхности экрана и затуханию преломленной волны в теле экрана. Пусть (рис. 10.17) у падающей плоской волны Риал векторы {8, 12, 14] электрического пад и магнитного Япад полей параллельны плоскости экрана. В точке 7, находящейся на границе сред воздух-металл волна Рпад частично отразится (волна Pi) и частично преломится (волна Рщ). Распространяясь в металлической среде, преломленная волна затухает по экспоненциальному закону (10.9) и в точке 2 напряженности обоих полей будут в

gsKp* раз меньше, чем в точке 1. В точке 2 снова произойдет преломление и отражение от границы сред металл-воздух. Преломленная волна Ра выйдет в экранируемое пространство, а отраженная Рам будет затухать и в точке 3 напряженности

полей будут в еР* раз меньше, чем в точке 1. Затем будут происходить отражения в точках 3, 4, 5, ... до полного затухания волны в металле В экранируемое пространство бу дут проникать волны Р, р4, Рв, преломленные в точках 2, 4, 6 .. Их суммарное воздействие опреде ляет напряженности полей Е к Ц в этом пространстве. Напряженности

полей волны р4 будут в es раз меньше, чем Pg, иЧ. д. Экранирова-inie электромагнитного поля излучения может представлять интерес (см. § 10.2) на частотах выше 10 МГц, на которых согласно табл. 10.5 бэкр > 26, при толщине любых применяемых материалов бдкр > >0,1 мм. Взяв минимальное соотношение бдлр = 26, получим, что напряженность поля волны р4 будет в е = 55 раз меньше, чем Р. Можно считать, что нз всех волн в экранируемое пространство проникает только волна Pg, допускаемая

Воздух . Металл \ Воздух

Лшд ВД КР

Эиранируете npoomfic/HcmSo

Рис. 10.17. Схема экранирования электромагнитного поля излучения

при этом ошибка не превосходит 2%. Отсюда получается, что

Э ~ £пад/2 = /пад/Я2 = = еэкр/б2

с возд/42с Мет

(10.15)

где Z(. воад = 377 Ом ~ характеристическое сопротивление вакуума (и воздуха);

(10.16)

- модуль характеристического сопротивления металла, который в сотни и тысячи раз меньше характеристического сопротивления воздуха. Входящее в (10.15) отношение мет/с воуд является приближенным значением произведения коэффициентов преломления на границах сред: воздух-металл и металл-воздух.

Пример. Определить эффективность экрана из алюминиевой фольги толщиной бэьр = 0,1 мм на частоте V = 10 Ml ц. Из табл. 10 5 имеем: б = 0,0275 мм; бэкцб = = 0,1/0,0275 = 3,6; /смет =

= / 2л . 10 . 1,256 . 10- /33-10 = = 1,55 . 10-3 Ом; Э = е*377/4Х Х1,55.10-3 = 2,27-108, В =14,7Нп, А = 127 дБ.

Приведенное значение Э очень велико. На более высоких частотах эффективность будет больше. Очевидно, что реальное значение Э определяется проникновением элек-

Блока

Блон В

/п(полголе)

/flffp ( О овалале).

Рис. 10.18. Действие экранирующей оплетки только на электрическое (а), на электрическое и магнитное (б) поля.

тромагнитной волны не через толщу экрана, а по проводам и через щели, имеющиеся в конструкции

Экранирование проводов и кабелей

Оплетка проводов, не соединенная с корпусом, никакого экранирующего действия не вызывает. При соединении с корпусом в одной точке, в окружающее пространство не будет проникать только электрическое поле. По цепи (рис. 10.18, а): внутренний провод-оплетка-корпус протекает емкостный ток, растущий с повышением частоты. Эффективность экранирования полностью зависит от качества контакта между оплеткой и корпусом.

Для экранирования магнитного поля необходимо, чтобы весь обратный ток генератора (рис. 10.18, б) протекал по оплетке. Тогда оба тока будут создавать магнитные потоки; равные по величине и обратные по направлению, которые взаимно компенсируются. Полная компенсация получается только тогда, когда оп-

Рис. 10.19. Общая схема фильтрующей цепи

г, в, h Ik h

летка является единственным соединением корпусов отсека генератора с отсеком нагрузки. На низких частотах ЭГП в тело корпуса и oi:-летки велика, и при дополнительном замыкании их часть обратного тока будет протекать минуя оплетку, что нарушит экранирование. Чем выше частота, тем меньше вероятность снижения эффективности при замыкании корпусов и оплетки.

Применение экранированных проводов для внутриприборного монтажа всегда нежелательно, так как они увеличивают емкость провода на корпус, громоздки, усложняют монтаж и требуют предохранения от случайных соединений с другими деталями Поэтому прежде чем прибегнуть к экранированным проводам, следует рассмотреть все другие варианты предохранения от наводок. При этом почти всегда найдется удобный вариант, позволяю-нгнй обойтись без экранированных проводов.

Экранирование провода, коак- . сиальные кабели и многожильные экранированные шланги с экранированными проводами внутри них следует применять в основном для соединения отдельных блоков и узлов друг с другом. Они позволяют защитить многоблочные устройства от наводок, поступающих извне, от взаимных наводок внутри устройства и защитить от наводок приборы, находящиеся в окружающем пространстве. Следует обратить особое внимание на качество присоединения оплеток к корпусам приборов.

Подавление паразитной связи через общее сопротивление

Прежде всего необходимо стремиться к уменьшению 2общ (рис. 10.9) Поэтому монтаж не должен иметь общих ~ соединений с корпусом (см. рис. 10.10), источник питания и управления, включая общую часть монтажа, шунтируются конденсаторами; на очень низких-частотах изредка применяются от- , дельные источники питания для ИН и ПН. Для подавления этого вида связи можно также увеличивать, выходное сопротивление ИН, включая в его цепи дополнительные резисторы или дроссели. При Недос-