ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 05.12.2019
Просмотров: 12459
Скачиваний: 24
181
экранирования - коаксиальные кабели с двойной оплеткой (триаксиальные
кабели) [128].
На более высоких частотах, когда толщина экрана значительно превышает
глубину проникновения поля, необходимость в двойном экранировании
отпадает. В этом случае внешняя поверхность играет роль электрического
экрана, а по внутренней поверхности протекают обратные токи.
Применение экранирующей оболочки существенно увеличивает емкость
между проводом и корпусом, что в большинстве случаев нежелательно.
Экранированные провода более громоздки и неудобны при монтаже, требуют
предохранения от случайных соединений с посторонними элементами и
конструкциями.
Длина экранированного монтажного провода должна быть меньше
четверти длины самой короткой волны передаваемого по проводу спектра
сигнала. При использовании более длинных участков экранированных
проводов необходимо иметь в виду, что в этом случае экранированный
провод следует рассматривать как длинную линию, которая во избежании
искажений формы передаваемого сигнала должна быть нагружена на
сопротивление, равное волновому [128].
Для уменьшения взаимного влияния монтажных цепей следует выбирать
длину монтажных высокочастотных проводов наименьшей, для чего
элементы высокочастотных схем, связанные между собой, следует
располагать в непосредственной близости, а неэкранированные провода
высокочастотных цепей - при пересечении под прямым углом [128]. При
параллельном расположении такие провода должны быть максимально
удалены друг от друга или разделены экранами, в качестве которых могут
быть использованы несущие конструкции электронной аппаратуры (кожух,
панель и т.д.).
Экранированные провода и кабели следует применять в основном для
соединения
отдельных
блоков
и
узлов
друг
с
другом.
Кабельные экраны выполняются в форме цилиндра из сплошных
оболочек, в виде спирально намотанной на кабель плоской ленты или в виде
оплетки из тонкой проволоки. Экраны при этом могут быть однослойными и
многослойными комбинированными, изготовленными из свинца, меди,
стали, алюминия и их сочетаний (алюминий-свинец, алюминий-сталь, медь-
сталь-медь и т.д.). В кабелях с наружными пластмассовыми оболочками
применяют экраны ленточного типа в основном из алюминиевых, медных и
стальных лент, накладываемых спирально или продольно вдоль кабеля
[128].
В области низких частот корпуса применяемых многоштырьковых
низкочастотных разъемов являются экранами и должны иметь надежный
182
электрический контакт с общей шиной или землей прибора, а зазоры между
разъемом и корпусом должны быть закрыты электромагнитными
уплотняющими прокладками [128]. В области высоких частот коаксиальные
кабели должны быть согласованы по волновому сопротивлению с
используемыми высокочастотными разъемами. При заделке коаксиального
кабеля в высокочастотные разъемы жила кабеля не должна иметь натяжения
в месте соединения с контактом разъема, а сам кабель должен быть жестко
прикреплен
к
шасси
аппаратуры
вблизи
разъема [128].
Для эффективного экранирования низкочастотных полей применяются
экраны, изготовленные из ферромагнитных материалов с большой
относительной магнитной проницаемостью. При наличии такого экрана
линии магнитной индукции проходят в основном по его стенкам, которые
обладают малым сопротивлением по сравнению с воздушным пространством
внутри экрана [128].
Качество экранирования таких полей зависит от магнитной проницаемости
экрана и сопротивления магнитопровода, которое будет тем меньше, чем
толще экран и меньше в нем стыков и швов, идущих поперек направления
линий магнитной индукции.
Наиболее экономичным способом экранирования информационных линий
связи между устройствами ТСПИ считается групповое размещение их
информационных кабелей в экранирующий распределительный короб. Когда
такого короба не имеется, то приходится экранировать отдельные линии
связи [128].
Для защиты линий связи от наводок необходимо разместить линию в
экранирующую оплетку или фольгу, заземленную в одном месте, чтобы
избежать протекания по экрану токов, вызванных неэквипотенциальностью
точек заземления [128].
Для защиты линии связи от наводок необходимо минимизировать площадь
контура, образованного прямым и обратным проводами линии. Если линия
представляет собой одиночный провод, а возвратный ток течет по некоторой
заземляющей поверхности, то необходимо максимально приблизить провод к
поверхности. Если линия образована двумя проводами, то их необходимо
скрутить, образовав бифиляр (витую пару). Линии, выполненные из
экранированного провода или коаксиального кабеля, в которых по оплетке
протекает возвратный ток, также отвечают требованию минимизации
площади контура линии.
Наилучшую защиту как от электрического, так и от магнитного полей
обеспечивают информационные линии связи типа экранированного
бифиляра, трифиляра (трех скрученных вместе проводов, из которых один
используется в качестве электрического экрана), триаксильного кабеля
183
(изолированного коаксильального кабеля, помещенного в электрический
экран), экранированного плоского кабеля (плоского многопроводного кабеля,
покрытого с одной или обеих сторон медной фольгой) [128].
Приведем несколько схем [128], используемых на частотах порядка 100 кГц.
Цепь, показанная на рис. 2.1, а, имеет большую площадь петли, образованной «прямым»
проводом и «землей». Эта цепь подвержена прежде всего магнитному влиянию. Экран
заземлен на одном конце и не защищает от магнитного влияния. Переходное затухание
для этой схемы примем равным 0 дБ для сравнения с затуханием схем на рис. 2.1, б - и.
Схема на рис. 2.1, б практически не уменьшает магнитную связь, так как обратный
провод заземлен с обоих концов, и этом смысле она аналогична схеме на рис. 2.1, а.
Степень
улучшения
соизмерима
с
погрешностью
расчета
(измерения).
Схема на рис. 2.1, в отличается от схемы на рис. 2.1, а наличием обратного провода -
коаксиального экрана, однако экранирование магнитного поля ухудшено, так как цепь
заземлена на обоих концах, в результате чего с «землей» образуется петля большой
площади.
Схема на рис. 2.1, г позволяет существенно повысить защищенность цепи (- 49 дБ)
благодаря скрутке проводов. В этом случае (по сравнению со схемой на рис. 2.1, б) петли
нет,
поскольку
правый
конец
цепи
не
заземлен.
Дальнейшее повышение защищенности цепи достигается применением схемы на рис.
184
2.1, с, коаксиальная цепь которой обеспечивает лучшее магнитное экранирование, чем
скрученная пара на рис. 2.1, г.
Площадь петли в схеме на рис. 3.1, д не больше, чем в схеме на рис. 2.1, г, так как
продольная ось экрана коаксиального кабеля совпадает с его центральным проводом.
Схема на рис. 2.1, е позволяет повысить защищенность цепи благодаря тому, что
скрученная пара заземлена лишь на одном конце. Кроме того, в этой схеме используется
независимый экран.
Схема на рис. 2.1, ж имеет ту же защищенность, что и схема на рис. 2.1, е: эффект тот же,
что и при заземлении на обоих концах, поскольку длина цепи и экрана существенно
меньше рабочей длины волны.
Причины улучшения защищенности схемы на рис. 2.1, з по сравнению с рис. 2.1, ж
объяснить трудно. Возможной причиной может быть уменьшение площади эквивалентной
петли.
Более плотная скрутка проводов (схема рис. 2.1, и) позволяет дополнительно уменьшить
магнитную связь. Кроме того, при этом уменьшается и электрическая связь (в обоих
проводах
токи
наводятся
одинаково).
Для уменьшения магнитной и электрической связи между проводами
необходимо уменьшить площадь петли, максимально разнести цепи и максимально
уменьшить
длину
параллельного
пробега
линий
ТСПИ
и
посторонними
проводниками [128].
При нулевых уровнях сигналов (0 dB) в соединительных линиях ТСПИ
между ними и посторонними проводниками должно обеспечиваться
переходное затухание не менее 114 dB (13 Нп) [22]. Данное переходное
затухание обеспечивается, как правило, при прокладке кабелей ТСПИ на
расстоянии не менее 0,1 м от посторонних проводников. При этом
допускается прокладка кабелей ТСПИ вплотную с посторонними
проводниками при суммарной длине их совместного пробега не более 70 м
[22].
Экранироваться могут не только отдельные блоки (узлы) аппаратуры и их
соединительные
линии,
но
и
помещения
в
целом.
В обычных (неэкранированных) помещениях основной экранирующий
эффект обеспечивают железобетонные стены домов. Экранирующие
свойства дверей и окон хуже. Для повышения экранирующих свойств стен
применяются дополнительные средства, в том числе [114]:
• токопроводящие лакокрасочные покрытия или токопроводящие обои;
• шторы из металлизированной ткани;
•металлизированные стекла (например, из двуокиси олова), устанавливаемые
в металлические или металлизированные рамы.
В помещении экранируются стены, двери и окна.
При закрытии двери должен обеспечиваться надежный электрический
185
контакт со стенками помещения (с дверной рамой) по всему периметру не
реже чем через 10 ... 15 мм. Для этого может быть применена пружинная
гребенка из фосфористой бронзы, которую укрепляют по всему внутреннему
периметру дверной рамы [114].
Окна должны быть затянуты одним или двумя слоями медной сетки
с ячейкой не более 2х2 мм, причем расстояние между слоями сетки
должно быть не менее 50 мм. Оба слоя сетки должны иметь хороший
электрический контакт со стенками помещения (с рамой) по всему
периметру. Сетки удобнее делать съемными и металлическое обрамление
съемной части также должно иметь пружинящие контакты в виде гребенки
из фосфористой бронзы [114].
При проведении работ по тщательному экранированию подобных
помещений необходимо одновременно обеспечить нормальные условия для
работающего в нем человека, прежде всего вентиляцию воздуха и освещение
[114].
Конструкция экрана для вентиляционных отверстий зависит от диапазона
частот. Для частот менее 1000 МГц применяются сотовые конструкции,
закрывающие вентиляционное отверстие, с прямоугольными, круглыми,
шестигранными ячейками. Для достижения эффективного экранирования
размеры ячеек должны быть менее одной десятой от длины волны. При
повышении частоты необходимые размеры ячеек могут быть столь малыми,
что ухудшается вентиляция [114].
Величины затуханий экранированных помещений в зависимости от
конструкции приведены в табл. 2.1 [49].
Экранировку электромагнитных волн более 100 дБ можно обеспечить только
в специальных экранированных камерах (см. табл. 2.2.), в которых
электромагнитный экран выполнен в виде электрогерметичного стального
корпуса, а для ввода электрических коммуникаций используются
специальные фильтры [49].
Размеры экранированного помещения выбирают исходя из его назначения и
стоимости. Обычно экранированные помещения строят площадью 6 ... 8 м
2
при высоте 2,5 ... 3 м [114].
Таблица 2.1
Степень экранирующего действия различных типов зданий
Тип
Степень экранирования, дБ
здания
100 МГц 500 МГц
1000 МГц
Оконный проем 30% от площади стены
Деревянное здание с толщиной стен 20 см
5 ... 7
7 ... 9
9 ... 11