Промышленные полы
для любых условий эксплуатации
В каталог продукции

Особенности конструирования электромагнитных экранов

17 Июл 2013 Защита от излучений, Электромагнитное экранирование

Современные РЭС отличаются большой сложностью и состоят из множества элементов. Взаимодействие между ними должно происходить по строго определенным каналам, трактам и схемам. Появление каких-либо других направлений  взаимодействия элементов РЭС нарушает условия нормального функционирования аппаратуры.

Одним  из основных способов устранения взаимных связей, не предусмотренных  функциональной схемой, является поэлементное, блочное и общее экранирование РЭС. В этом смысле экранирование выполняет вспомогательную роль, а конструирование экранов зависит от их конкретного значения. Если при разработке РЭС общий замысел конструктора, расположение и компоновка частей аппаратуры не учитывают необходимости экранирования, то обусловленные им задачи конструирования оказываются в сугубо подчиненном положении, что часто приводит к неопределенным трудностям. Если же подавление нежелательных паразитных связей между элементами РЭС является одним из основных условий проектирования, то экранирование приобретает ведущую роль, что способствует более эффективному и качественному решению основной задачи.

Таким образом, конструирование электромагнитных экранов может иметь следующие особенности.

Во-первых, оно может заключаться в разработке самостоятельных конструкций экранов. Тогда  экран представляет собой внешний кожух аппаратуры и должен обеспечить тепловой режим, защиту от пыли и влаги, устойчивость к вибрации, ослабление воздействия внешних электромагнитных полей  на устройство в целом или локализацию его электромагнитных излучений.

Во-вторых, могут разрабатываться конструкции экранов для отдельных элементов и узлов РЭА, когда размеры и даже форма экрана практически уже определены самим экранируемым объектом. В данном случае экран должен  вписываться в общее устройство, обеспечивать минимальную реакцию на экранируемый объект, ремонтопригодность и нормальный режим РЭС.

И, в-третьих, задача конструирования может состоять в разработке электромагнитных экранов как самостоятельных элементов сооружений, не связанных с каким-либо отдельным типом РЭС. Такие экраны предназначены для защиты от внешних полей или локализации излучений целого радиоэлектронного комплекса, для проведения специальных измерений в условиях, приближающихся к условиям свободного пространства, для сборки и наладки аппаратуры и т. д.

Решение задачи по конструированию экранов в зависимости от их назначения имеет свою специфику, обусловленную объемом работ и последовательностью решений.

Если экран является внешним кожухом аппаратуры, он определяет общую компоновку, внешний вид и условия эксплуатации РЭС. Такой случай является наиболее общим, так как при этом должны решаться вопросы блочного и поэлементного экранирования и фильтрации цепей при максимальном использовании стандартизованных и нормализованных изделий, а также освоенных производством изделий из другой аппаратуры. Проектирование должно вестись  с учетом особенностей данного типа РЭС. Достижение простоты конструкции экрана должно сочетаться с его компактностью, исключением излишнего расчленения общей конструкции на отдельные блоки, обеспечивать простоту изготовления, высокую экономическую эффективность и повышение эксплуатационных качеств, удобство обслуживания и ремонта РЭС, а также реализацию требований эргономики и дизайна. С этих позиций важно обоснованно произвести выбор материала экрана и его покрытий, который определяет технологические  характеристики аппаратуры, ее отдельных устройств и их режимы работы. Требования, предъявляемые к экрану, вытекают из общих требований к РЭС и роли, отводимой внешнему кожуху устройства.

Во втором случае технические требования к экрану еще более обусловлены экранируемым элементом. Определяющим здесь является требование обеспечение необходимой эффективности.

В третьем случае, когда экран является самостоятельным сооружением, например экранированным помещением, работа выполняется на основе проектного задания, в котором должны быть решены следующие вопросы:

  • установлена необходимая ЭЭ в заданном диапазоне частот;
  • выбраны материалы для экрана, размеры его, количество и тип дверных и оконных проемов;
  • выбран вариант размещения аппаратуры, обеспечивающий минимальные уровни помех и простоту фильтрации помехонесущих сетей;
  • определена конструкция  основных узлов: способы соединения листов экрана, крепление его к стенам, полу, потолку, устройство контактных систем, способы экранирования вентиляционных систем и вводов различных коммуникаций;
  • установлены типы и  количество кабелей вводимых в экран, выбраны типы фильтров и места их установки , выполнены схемы разводки электросетей;
  • выбраны способы прокладки  и ввода нефильтруемых кабелей высокой частоты и кабелей, несущих несинусоидальные токи или напряжения.

Одной из основных причин появления взаимных помех является недостаточное внимание к вопросам экранирования и фильтрации РЭС. Это можно подтвердить хотя бы тем, что технические требования к РЭС часто не содержат конкретных требований в отношении ограничения излучений и внешней помехоустойчивости.

Между тем известно, что побочные и внеполосные излучения и каналы приема при недостаточной эффективности экранирования возникают не только через антенно-фидерные системы, но и через различные отверстия, щели в устройствах РЭС и открытые (неэкранированные) фидерные линии. Недостаточный учет указанных обстоятельств существенно снижает  эффективность разработки РЭС в целом.

Решение общей или частной технической задачи по ЭМЭ обычно начинается с изучения радиоустройства, в результате чего выявляются источники и намечаются наиболее экономичные способы ослабления радиопомех. Эти способы могут предусматривать:

  • введение в схемы, конструкцию и размещение узлов аппаратуры дополнительных элементов и изменений, обеспечивающих уменьшение уровней помех до минимальных значений, за счет влияния, как на источник помех, так и на пути их распространения;
  • защиту наиболее чувствительных элементов РЭС от влияния помех путем частичного или полного экранирования;
  • локализацию помех в местах их генерации или в объемах, из которых эти наиболее  чувствительные элементы РЭС или сама аппаратура исключаются.

Естественно, что вмешательство в схему и основную конструкцию аппаратуры должно быть минимальным и оправданным с точки зрения изменения ее технических и  экономических показателей после экранирования. При проектировании  экрана конструктор должен предусмотреть меры по его электрической (и механической, если это требуется) герметичности и непрерывности экранирования, охлаждению и вентиляции, вводу и выводу коммуникаций, фильтрации цепей питания, сигнализации и управления.

При всей кажущейся простоте  устройства электромагнитных экранов их техническая реализация часто вызывает определенные трудности. Это вызвано значительным расхождением расчетных данных по сравнению с экспериментальными данными при отсутствии достаточно обоснованных методов испытания экранов в широком диапазоне частот. Поскольку во многих случаях система экранирования и фильтрации представляет собой сложный комплекс замкнутых и открытых плоских экранов, волноводных фильтров, электрических фильтров и других элементов, окончательную доработку конструкции приходится  производить на макете. Однако при рациональном размещении деталей и элементов системы экранирования в соответствии с расчетными данными  коррективы, вносимые в конструкцию, обычно несущественны.

Ведущим рабочим документом проектирования экранов является принципиальная схема системы экранирования, на которой должны быть выделены помехообразующие и излучающие элементы с оценкой уровней помех и восприимчивые элементы с указанием  допустимых значений наводимых ЭДС помех и степени необходимого ослабления.       Полученная таким образом схема взаимной связи элементов и узлов последовательно ведется на протяжении всей работы и изменяется по мере достижения удовлетворительных результатов на различных этапах проектирования. Очевидно, что при одних и тех же исходных данных может быть получено определенное количество вариантов таких схем, зависящее о сложности задачи и опыта конструктора. В итоге  это должно привести к оптимальному техническому решению.

Следует отметить, что необоснованный отказ от какого-либо вариантов или от учета какого-либо фактора, определяющего интенсивность помех в предположении, что соответствующая корректура будет вводиться при монтаже устройства. Часто приводит к задержке реализации проекта системы экранирования, сдачи в эксплуатацию РЭС и излишним расходам средств. В итоге необходимая эффективность экранирования может быть не обеспечена.

Оставьте свой комментарий