Колебаний

Генератора высокочастотных колебаний высокой частоты

фильтрующие цепи и развязывающие ячейки. Только совместное действие всех этих деталей дает необходимый результат. Но не во всех случаях требуются все виды экранирующих деталей. Например, если источник и приемник наводки сильно разнесены, то паразитная связь между ними устанавливается в основном по проводам. В таких случаях достаточно включить в эти провода одну или несколько развязывающих ячеек, чтобы получить необходимое подавление помехи, обойдясь без механических экранирующих деталей. Наоборот, введя в хорошо механически заэкранированное про­странство неотфильтрованный провод, получим полное нарушение экрана [2].

В технике проводной связи эту величину принято давать в неперах (Нп):

В радиотехнике эффективность экранирования дают в децибелах (дБ):

Эффективностью экранирования (и фильтрации или развязки) называется отношение напряжений, токов, напряженностей электрического и магнитного полей в экранируемом пространстве или на конце фильтруемого провода при отсутствии и наличии экрана:

3.2. Принципы экранирования электрического поля

Рассмотрим влияние экранирующего металлического листа (рис. 5) для частного случая, когда точка В, относящаяся к приемнику наводки, связана с корпусом только емкостью С_пар. Тогда напряжение, наведенное на приемник без экрана, определяется формулой

Наличие экранирующего листа разделяет емкость С _пар на две последовательно соединенные емкости С1 и С2, к которым
присоединена параллельно небольшая остаточная емкость С’_пар. Для определения напряжения U _н можно, пренебрегая емкостью С 'пар, считать, что напряжение в точке В определяется напряжением на экране U_э, который заменяет в этом случае точку А на рис. 5, а. Тогда напряжение U_н для рис. 5, б равняется

Напряжение на экране, с учетом тех же соображений и емкости СЗ между экраном и корпусом, будет равно

и окончательно напряжение в точке В после установки экрана делается равным

Это напряжение после установки экрана может оказаться как выше, так и ниже, чем до его установки. Действительно, сравнивая приведенные выражения для U _н до и после установки экрана, можно получить разные результаты.

1. Если экран установлен так, что его емкость относительно точки А велика, а относительно корпуса мала, т. е. если C1 значительно больше С3, то напряжение на экране будет примерно равно напряжению

а) б)

Рис. 5. Действие экрана, не соединенного с корпусом прибора: а) без экрана; б) с металлическим листом, не соединенным с корпусом

в точке А. В результате, так как емкость С3 всегда больше емкости С пар, напряжение U _н после установки экрана будет выше, чем до установки, и экран оказывается не полезным, а вредным.

2. Если экран установлен так, что емкость его С3 относительно корпуса прибора велика, то напряжение при наличии экрана будет меньше, чем без него. Таким образом, с увеличением С3 экра­нирование становится более эффективным.

Увеличение С3 до бесконечности равносильно короткому замыканию между экраном и корпусом (рис. 6). Если при этом не учитывать остаточной паразитной емкости С_пар между точками А и В, то напряжение U _н окажется равным нулю и показанная на рис.6 конструкция экрана даст идеальный экранирующий эффект. В действительности напряжение U_н не будет равно нулю, но его величина, определяемая из соотношения

(4)

оказывается значительно меньше величины U_н до установки экрана, так как С’_пар значительно меньше С _пар.

На основании изложенного можно считать, что физический смысл экранирующего эффекта, получаемого от металлического листа, соединенного с корпусом прибора, заключается в создании короткого замыкания на корпус для большей части паразитной емкости, имеющейся между экранируемыми друг от друга точками.

На основании (1), взяв отношение U_н к (4), получим, что эффективность экранирования электрического поля

(5)

определяется исключительно отношением паразитных емкостей между точками А и В до и после установки экранирующего листа.

Любые мероприятия, приводящие к снижению С’_пар увеличивают эффективность экранирования.

Рис. 6. Действие экрана, Рис. 7. Влияние индуктивности

соединенного с корпусом провода, соединяющего экран с

прибора корпусом

От качества соединения экрана с корпусом прибора и частей экрана друг с другом сильно зависит его экранирующее действие. Особенно важно не иметь соединительных проводов между частями экрана и корпусом. Индуктивное сопротивление такого провода (рис. 7), возрастающее с повышением частоты, по своему влиянию эквивалентно уменьшению емкости СЗ на рис. 5, б. На

коротковолновом, и особенно ультракоротковолновом, диапазонах соединительные проводники длиной в несколько сантиметров могут резко ухудшить экранирование прибора.

Важно также обеспечить надежный контакт, не изменяющийся с течением времени между частями экрана. В тех случаях, когда невозможно непосредственно соединить части экрана, приходится прибегать к широким «шинам металлизации», рассмотренным в [2].

На еще более коротких волнах дециметрового и сантиметрового диапазонов соединительные проводники и шины между экранами совершенно недопустимы. Для получения высокой эффективности экранирования электрического поля здесь необходимо применять непосредственное сплошное соединение отдельных частей экрана друг с другом [1,2,5]. В разъемных соединениях можно использовать различные варианты токопроводящих прокладок.

Узкие щели и отверстия в металлической перегородке не ухудшают экранирование электрического поля, если они малы по сравнению с длиной волны. Происходит это потому, что щели и отверстия лишь незначительно изменяют показанные на рис. 5, б и рис. 6 емкости С’_пар, С2 и С_В, определяющие наведенное напряжение в точке В. Если щели и отверстия сравнимы с длиной волны, то связь экранируемых элементов может происходить через электромагнитное поле.

Эффективность экранирования электрического поля не зависит от толщины и материала экрана. Причиной этого является незначительная величина токов, текущих по экрану. Как видно из рис. 6, величина тока I1, текущего по цепи А-Э-К, определяется сопротивлением емкости С1, которое (при хорошо выполненном присоединении экрана к корпусу прибора) несравненно выше сопротивления экрана и корпуса, имеющих сравнительно большую поверхность.

Посмотрим теперь, как повлияет на напряжение, наведенное в точке В, металлический лист, прикрывающий обе экранируемые друг от друга точки. Этот случай показан на рис. 8, на котором нанесены все паразитные емкости, обозначенные так же, как на рис. 5, б. Легко убедиться в том, что напряжение U _н, определяемое из тех же соображений, что и на рис. 5,6, при наличии листа будет значительно большим, чем без него, так как последовательно соединенные емкости С\ и С2 значительно больше емкости С _пар, а емкость СЪ невелика.

Совершенно иная картина получится, если соединить металлический лист с корпусом прибора. Тогда емкости С\ и С1 оказываются подключенными к корпусу, напряжение в точке В будет определяться

соотношением между емкостью С_пар и суммой емкостей С_пар + С2+С_в.

Так как емкость С_тр меньше С _{пар 9} а сумма С'_пар +С2+ Q

больше суммы С _тр +Q, то очевидно, что такая присоединенная к

корпусу прибора крышка даст некоторый экранирующий эффект, несмотря на то, что она расположена не между экранируемыми друг от друга точками. Экранирующий эффект может быть довольно велик, если лист проходит вблизи от экранируемых точек.

Различным действием присоединенного и не присоединенного к корпусу металлического листа можно легко объяснить хорошо из­вестное на практике явление, заключающееся в том, что поднесение руки к открытому монтажу увеличивает нежелательные наводки, а в усилителях приводит часто к самовозбуждению или к искажению частотных характеристик. Если же приближать руку к монтажу, одновременно прижимая ее к корпусу прибора, то генерация часто уменьшается или пропадает вовсе. Очевидно, что причина явления кроется в том, что рука заменяет собой металлический экран, который, не будучи присоединенным к корпусу, увеличивает связь между различными точками монтажа, а в присоединенном состоянии, наоборот, уменьшает ее.

Рис. 8. Действие металлической крышки экрана

Практическому расчету эффективность экранирования электрического поля не поддается. Дело в том, что величина С’_пар входящая в (5), зависит от конструкции экрана и может быть сделана сколь угодно малой. Для этого достаточно заключить источник или приемник наводки в сплошной, замкнутый со всех сторон экран, с пропайкой или проваркой швов по всем сторонам. В такой идеальной конструкции С’_пар =0 и Э=бесконечности. В реальной конструкции приходится делать доступ внутрь экрана и щели для управления и ввода проводов. Из-за этого экранирование падает и оценить его можно только экспериментально, и то совместно с другими видами экранов.

Дата добавления: 2014-01-07