22. Замкнутые корпуса-экраны. Испол. Материалы. Многосл. Экраны.

Н а практике для облегчения конструкций, улучшения тепломассообмена применяют экраны различных видов: сплошные, сетчатые, перфорированные, из фольги, в виде металлизированной поверхности. Тем не менее, из всего разнообразия можно выделить наиболее характерные и по тем или иным критериям они могут быть объединены между собой.

Наиболее характерные: Неферромагнитные характеризуются высокой электропроводностью и обладают однородными изотропными свойствами (алюминий, латунь).

Ферромагнитные: с увеличением магнитной проницаемости происходит уменьшение проводимости, что приводит к повышению потерь на поглощение, так как у большинства магнитных материалов магнитная проницаемость увеличивается в большей степени, чем уменьшается проводимость. Необходимо учитывать нелинейные свойства, которые зависят от амплитуды помехонесущего поля и от частоты.

Многослойные представляют собой несколько проводящих поверхностей, разделённых диэлектриком, в которых . Слои электрически изолированы друг от друга. Эфф-ть экран-ия такого экрана: , S_i – коэффициент экранирования каждого слоя, W_i – эффективность обратного экранирования; эта величина уменьшается при увеличении расстояния между слоями.

Конструкции с использованием таких экранов должны заземляться в одной точке.

По-другому делать не следует, так как, если: 

то блуждающие токи, которые протекают по поверхности, будут наводить помеху внутрь экрана. Это касается и однослойных экранов, если он не является элементом корпуса.

Многослойные экраны позволяют получить высокую эффективность экранирования. Использование комбинированных экранов со слоями из магнитных и немагнитных материалов позволяет получить высокую эффективность как для электрической, так и для магнитной составляющей ЭМП. Но нужно учитывать нелинейность магнитных материалов и исключить их насыщение. Первый слой – немагнитный, а в некоторых случаях, когда экранируются элементы с магнитопроводом (катушка), последний слой не должен быть магнитным и должен выполняться из немагнитного материала.

Должно соблюдаться оптимальное соотношение:

Если больше , то возрастают габариты, а при малом – экран начинает влиять на индуктивность

Неоднородные экраны: они часто такие, так как для нормального функционирования требуется подведения питания, ввода/вывода информации, контроля, профилактики и теплоотвода. Это приводит к тому, что экран имеет в своей конструкции отверстия, щели, крыши, разъёмные и неразъёмные соединения, которые образуют неоднородности в экране.

С точки зрения теории СВЧ щель представляет собой антенну, и когда

,

такая щель является эффективным полуволновым излучателем или приёмником, и эффективность при данной длине волны падает:

До длины волны примерно эффективность экранирования примерно одинакова и потерь в экранировании нет, а далее она резко падает.

Для устранения щелей, если это возможно, применяются мягкие проводящие материалы, цанговые контакты и подобного рода конструкции:

Такой же контакт используется и для ручек регулировки резистора:

Неметаллические экраны применяются при наличии требований не только к эффективности экранирования, но и менее жёстким требованиям по их массе, стойкости к воздействию агрессивных сред и в качестве материалов используют специальные проводящие пластмассы, либо диэлектрические материалы с металлическими включениями и конструкциями.

23. Незамкнутые экраны.

Экранами являются либо стенки устройства, или перегородки. Если корпус прибора удалён на значительное расстояние, то ёмкостью между ним и проводниками схемы можно пренебречь. Тогда можно нарисовать такую схему:

В случаях, когда корпус находится вблизи проводников, то появляется дополнительная шунтирующая ёмкость:

В этом случае:

Если м/у источником помехи поместить экран, то помеха уменьш. еще сильнее за счет емкости Саб.

В этом случае помеха ещё уменьшается за счёт уменьшения ёмкости которая вычисляется так:

а напряжение помехи будет:

Экранирующий эффект заключается в шунтировании на корпус большей части паразитной ёмкости, имеющейся между источником и приёмником помехи. Такими экранами могут быть детали конструкции, шасси, каркас, либо специально установленные перегородки.

Э кранирующий эффект заземлённого проводника позволяет существенно снизить также и перекрёстные помехи в линиях связи, а величина коэффициента экранирования может достигать от десятков до сотен:

Между ними располагается проводник, который уменьшает помеху. Но при установке таких экранов не стоит забывать, что его введение увеличивает шунтирующую ёмкость на корпус, что эквивалентно увеличению времени задержки импульса по цепям.

Для цифровых схем обычно используют локальное экранирование, то есть шунтируют только определённые цепи, а в аналоговых схемах должно быть общее экранирование.

Эффективность можно увеличить, применяя многослойные платы:

В этом случае:

Второй вариант:

Заземлённая помеха снизу под проводниками. В этом случае:

Третий вариант:

Проводник расположен между. Тогда:

Наилучшими свойствами обладает, но редко достигается такой случай:

Проводники расположены друг под другом. Тогда сигнальные проводники оказываются в своём роде волноводе, поэтому передача улучшиться. Выбирая расстояние между проводниками, зная скорость, можно получить оптимальные соотношения.