Учебная работа № /3382. «Контрольная Электромагнитные поля и волны Лабораторная 1

Выдержка из похожей работы

В этом случае на границе раздела двух сред с различными электрофизическими характеристиками (воздух—металл и металл—воздух) волна претерпевает отражение и преломление, а в толще экрана, ввиду его проводящих свойств, происходит частичное поглощение энергии электромагнитного поля, Таким образом, электромагнитная волна при взаимодействии с экраном отражается от его поверхности, частично проникает в стенку экрана, претерпевает поглощение в материале экрана, многократно отражается от стенок экрана и, в конечном счете, частично проникает в экранируемую область, В результате общая эффективность экранирования (величина потерь энергии электромагнитной волны) металлической пластиной определяется суммой потерь за счет поглощения (затухания) энергии в толще материала Апогл, отражения энергии от границ раздела внешняя среда—металл и металл—экранируемая область Аотр и многократных внутренних отражений в стенках экрана Амотр:

(1)

Потери на поглощение связаны с поверхностным эффектом в проводниках, приводящим к экспоненциальному уменьшению амплитуды проникающих в металлический экран электрических и магнитных полей,
Это обусловлено тем, что токи, индуцируемые в металле, вызывают омические потери и, следовательно, нагрев экрана,

Рис, 1, Экранирование электромагнитного поля металлическим экраном

Глубина проникновения определяется как величина, обратная коэффициенту затухания и зависит от частоты: чем больше частота, тем меньше глубина проникновения, В СВЧ диапазоне глубина проникновения в металлах имеет малую величину и тем меньше, чем больше проводимость металла и его магнитная проницаемость,

(2)

где — абсолютная магнитная проницаемость материала экрана; f — частота электромагнитного поля; — удельная проводимость материала экрана,
Выражение для определения потерь на поглощение экраном толщиной d может быть представлено в следующем виде:

(3)

Таким образом, потери на поглощение растут пропорционально толщине экрана, магнитной проницаемости и удельной проводимости его материала, а также частоте электромагнитного поля,
Потери на отражение на границе раздела двух сред связаны с различными значениями полных характеристических сопротивлений этих сред, При прохождении волны через экран она встречает на своем пути две границы раздела — воздух—металл и металл—воздух,
Хотя электрическое и магнитное поля отражаются от каждой границы по-разному, суммарный эффект после прохождения обеих границ одинаков для обеих составляющих поля, При этом наибольшее отражение при входе волны в экран (на первой границе раздела) испытывает электрическая составляющая поля, а при выходе из экрана (на второй границе раздела) наибольшее отражение испытывает магнитная составляющая поля, Для металлических экранов потери на отражение определяются выражением:

(4)

Откуда следует, что потери на отражение велики у экрана, изготовленного из материала с высокой проводимостью и малой магнитной проницаемостью,
Потери на многократные отражения в стенках экрана связаны с волновыми процессами в толще экрана и в основном определяются отражением от его границ, Для электрических полей почти вся энергия падающей волны отражается от первой границы (воздух—металл) и только небольшая ее часть проникает в экран, Поэтому многократными отражениями внутри экрана для электрических полей можно пренебречь,
Для магнитных полей большая часть падающей волны проходит в экран, в основном отражаясь только на второй границе (металл—воздух), тем самым, создавая предпосылки к многократным отражениям между стенками экрана, Корректирующий коэффициент Амотр многократного отражения для магнитных полей в экране с толщиной стенки d при глубине проникновения равен:

(5)

Величина Амотр имеет отрицательное значение, т,е, многократные отражения в толще экрана ухудшают эффективность экранирования, С уменьшением эффективности можно не считаться в случаях, когда на данной частоте выполняется условие d>, но им нельзя пренебрегать при применении тонких экранов, когда толщина экрана меньше глубины проникновения,
2, Экранирование узлов радиоэлектронной аппаратуры и их соединений

Экранирование высокочастотных катушек и контуров

При экранировании высокочастотных катушек и контуров аппаратуры необходимо учитывать не только эффективность экранирования соответствующего экрана, но и возможность ухудшения основных электрических параметров экранируемых элементов уменьшение индуктивности, увеличение сопротивления и собственной емкости, Вносимые экраном потери возрастают с увеличением удельного сопротивления материала экрана и с уменьшением расстояния между экраном экранируемой катушкой, В тех случаях, когда эквивалентное затухание контура определяется в основном затуханием катушки и необходимо иметь малое затухание, следует в качестве материала экрана применять немагнитные металлы (медь, латунь, алюминий), а размеры экрана выбирать по возможности большими,
При конструировании экранов следует располагать стыки, швы, щели в экране в направлении вихревых токов, определяющих эффективность экранирования, Экранирование электрического поля обеспечивается при наличии хорошего электрического контакта экрана с корпусом аппаратуры,
Экранирование низкочастотных трансформаторов и дросселей
В трансформаторах питания и низкочастотных трансформаторах, а также в дросселях питания основной рабочий магнитный поток проходит по магнитопроводу, Только небольшая его часть в виде потока рассеяния выходит за пределы магнитопровода, замыкаясь в окружающем пространстве»