Курсовая работа Специальности «Радиотехника и связь» по дисциплине «Коммутационная система dx 200» Мендешова Л. Е проверила: Отарбаева А. А уральск,2023
Упрощенный метод прогнозирования коэффициента экранирования кабеля на основе передаточного импеданса (сопротивления)
жүктеу/скачать 239,32 Kb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Основные характеристики экрана кабеля
| Упрощенный метод прогнозирования коэффициента экранирования кабеля на основе передаточного импеданса (сопротивления)
Для экранированного кабеля можно вывести приблизительную зависимость в диапазоне от нескольких Гц до первого резонанса исходя из его передаточного импенданса (сопротивления) – Zt – что позволяет предугадать коэффициент экранирования кабеля. Инженеры, работающие с техническими характеристиками продукции и предварительным проектированием, предпочитают располагать данным коэффициентом. Не обязательно являться специалистами ЭМС, чтобы напрямую связывать его с общей характеристикой экранирования, необходимой для системных блоков или шкафов. В этой статье приведены очень простые и практичные формулы, которые помогают напрямую получить коэффициент экранирования кабеля Kr, учитывая его Zt и частоту. Основные характеристики экрана кабеля Качество экрана кабеля является важным вопросом для EMC сообщества, а также для всей электронной промышленности. Это связанно с потребностью прогнозировать, измерять, сравнивать и повышать эффективность службы самых разных экранированных кабелей, таких как коаксиальные кабели или экранированные пары и жгуты, имеющих различные типы экранов: оплетки, фольги, спиральные, гофрированные, тканые и т.п. Однако, когда дело доходит до выбора удобной и надежной характеристики экрана кабеля, возникает несколько вопросов. Конкурируют между собой следующие методы: качество экранирования (SE, дБ), поверхностная передача (Zt, Ом/м) или коэффициент уменьшения экрана (Kr, дБ). Хотя передача Zt является широко используемым и надежным параметром, инженеры, работающие с характеристиками продукта и общей конструкцией, часто предпочитают SE или коэффициент уменьшения Kr в качестве показателя качества, поскольку они могут напрямую связать его со всеми характеристиками экранирования, необходимыми системе. Было бы нонсенсом требовать 60 дБ экранирования для системных блоков или шкафов, если соответствующие кабели и их соединительное оборудование обеспечивают только 30 дБ, и наоборот. a) Эффективность экранирования, определенная для любого экранирующего барьера, определяется следующим образом: SE (дБ) = 20 log [E (или H) без экрана] / [E (или H) с экраном] SE – это Screen Efficiency (качество экранирования) При воздействии на тестируемый образец сильного электромагнитного поля необходимо располагать данными эффективности экранирования для коробки, шкафа или любого корпуса, где SE является безразмерным числом. Поскольку нецелесообразно давать доступ к оставшемуся полю E (или H) внутри экрана кабеля, то есть между оболочкой и жилой, вместо этого измеряется эффект поля падающего излучения, например, напряжение между жилой и экраном. Однако у этого метода есть несколько недостатков. Для него требуется полный набор дорогостоящего оборудования: генератор, источник питания, усилитель, антенны, экранированное/безэховое помещение (или реверберационная камера с перемешиванием) и т. д. Он имеет типичные погрешности измерения излучения (среднее значение погрешности для обычных электромагнитных помех составляет 6 дБ). Он очень чувствителен к тестируемому кабелю: его высоте расположения над землей, нагрузке и типу возбуждения в условиях ближнего поля. Например, передающая антенна на расстоянии 1 м от тестового образца создаст условия ближнего поля для всех частот ниже 50 МГц. Если антенна относится к семейству диполей, то ближнее поле будет преимущественно электрическим, то есть полем с высоким сопротивлением, и результаты SE будут выглядеть превосходно. Если передающая антенна представляет собой магнитную петлю, поле будет низкоимпедансным H-полем, и результаты SE будут гораздо менее впечатляющими. b) Передаточное сопротивление (Zt), в отличие от SE, представляет собой чисто кондуктивный метод измерения с точными результатами, и, как правило, с погрешностью в пределах 10% (1 дБ). Но Zt, выраженное в Ом/метр, имеет размерность и не может быть напрямую выражено как характеристика экрана. c) Коэффициент преобразования экрана, Kr, соединяет два способа, взяв лучшее из Zt — преимущественно проводимого измерения и SE: артикул прямого показателя дан в дБ. Режимы экранирования. В реальных условиях на кабель действуют как электрические, так и магнитные поля. В отдельных случаях может преобладать та или иная компонента. При воздействии внешних полей поле на расстоянии пяти – шести длин волн от источника имеет вид плоской волны, в этом случае его энергия распределена между электрической и магнитной составляющими поровну. Этот фактор необходимо учитывать при экранировании кабелей от внешних воздействий. Различают следующие режимы экранирования: Электромагнитостатический режим характеризует стационарные и статические поля в диапазоне частот до 4 кГц. В этой области экраны действуют по принципу замыкания силовых линий соответствующих полей вследствие повышенной электро- и магнитопроводимости металлов в этом частотном диапазоне. Для экранов в этом режиме справедливы уравнения Максвелла ; . Электростатическое и магнитостатическое экранирование имеют принципиальные различия. Электростатическое экранирование состоит в замыкании силовых линий поля на металлической поверхности экрана. При этом электрические заряды стекают на корпус или землю. Рис. 2 – Электростатическое экранирование: а) экран не заземлён; б) экран заземлён При заземлении экрана, помещённого между проводом а, создающим помехи у провода б, подверженном влиянию, и самим проводом б заряды с экрана стекают на землю и влияния на провод б не происходит. Любой металлический экран (медный, стальной, алюминиевый, свинцовый) в одинаковой степени локализуют поле помех. Экран может быть как сплошным, так и в виде оплётки, сетки и др. С ростом частоты эффективность электростатического экранирования уменьшается. Магнитостатическое экранирование основано на поглощении магнитного поля материалом экрана (рис. 8.21) вследствие его высокой магнитопроводимости. Магнитный поток, создаваемый проводом а активной цепи, замыкается в толще экрана и лишь частично проникает во внешнее пространство. Эффективность экранирования в этом режиме определяется магнитной проницаемостью его материала, это магнитные металлы (сталь) с , чем больше относительная магнитная проницаемость, тем эффективнее экранирование. Магнитостатические экраны эффективны лишь при постоянном токе и в диапазоне низких частот. С увеличением частоты увеличиваются потери на вихревые токи, магнитное поле вытесняется на поверхность проводника, его магнитопроводность уменьшается. Рис. 3 – Магнитостатическое экранирование Электромагнитное экранирование применяется в области высоких частот. Принцип действия этих экранов (рис.3) основан на поглощении электромагнитной энергии толщей металла и отражении электромагнитной волны от границы раздела сред с различными волновыми сопротивлениями (воздух – металл, медь – сталь и др.) Рис.4 – Принцип электромагнитного экранирования Электромагнитная энергия W, достигнув экрана, частично отражается на первой W01 границе раздела (диэлектрик — экран), образуя отражённый поток . Прошедшая через экран энергия частично затухает в толще экрана. На второй границе W02 раздела (экран — диэлектрик) энергия вторично отражается – , оставшаяся часть W3 проникает за пределы экрана. Таким образом, энергия уменьшается от W до W3 . Эта модель экрана упрощённая, т.к. в действительности в экране возникают многократные отражения энергии от границ раздела сред диэлектрик – экран – диэлектрик. Электромагнитное экранирование эффективно 103 109 широком диапазоне частот от до Гц. Параметры экранирования Эффективность экранирования определяется коэффициентами экранирования: экранирование отражения ; экранирование поглощения ; коэффициент экранирования . Для практических расчётов часто используются параметры: затухание отражения ; затухание поглощения ; затухание экранирования . Параметры экранирования определяются выражением: Рисунок.4 где — волновое сопротивление диэлектрика; — волновое сопротивление материала экрана; — коэффициент вихревых токов; — толщина экрана. Первое слагаемое в (рис.4) соответствует поглощению в экране, а второе – отражению на границе раздела сред. Эффект экранирования возрастает с увеличением толщины экрана. Стальные экраны с более эффективны, чем медные. Волновой режим экранирования распространяется на диапазон частот выше Гц. Пределом разграничения электромагнитного и волнового режимов является соизмеримость длины волны с диаметром экрана D. Волновому режиму соответствует . В этом режиме кроме токов проводимости необходимо учитывать и токи смещения. Особенностью этого режима является колебательный характер изменения экранного затухания от частоты, что связано с резонансными явлениями в НС в этом режиме. Многослойные экраны применяются в тех случаях, когда необходимо высокое экранирующее действие экрана. Эти экраны состоят из последовательных чередующихся слоёв немагнитных (медь, алюминий) и магнитных (сталь) металлов. Особенностью таких экранов является их высокая экранирующая эффективность и малые потери энергии. Экранирующий эффект определяется совместным действием экранирования отражения и экранирования поглощения (рис.5). Эффект отражения обусловлен различием волновых сопротивлений различных слоёв экрана. Поэтому слои экрана с различными волновыми сопротивлениями должны чередоваться, толщина каждого слоя экрана должна быть не меньше глубины проникновения. Рис. 5 – Отражение в многослойном экране. Рис.6 – Частотные зависимости параметров экранирования Следует отметить особенности экранирования магнитных и немагнитных экранов (рис.6) в электромагнитном режиме. Немагнитные металлы имеют малое поглощение и большое отражение, магнитные экраны имеют большое поглощение и небольшое отражение. Максимальный эффект достигается при сочетании медь – сталь – медь и алюминий – сталь – алюминий. жүктеу/скачать 239,32 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|