Экран как объемный резонатор

Как и во всяком замкнутом объеме, процесс движения электро­магнитной энергии в экране сопровождается рядом явлений, к которым относятся:

накопление и поглощение энергии; отражение электромагнитных волн и перераспределение электромагнитного поля;

резонансные явления; реакция экрана на экранируемые устройства;

излучение электромагнитной энергии через отверстия и щели в экране; проникновение в экран внешних электромагнитных полей.

Эти явления могут возникать при расположении излучателя (источника) электромагнитных колебаний как внутри, так и вне объема экрана. Более удобным для анализа является случай расположения источника внутри экрана. Поэтому внешний источник поля целесообразно представлять эквивалентным ему внутренним излучателем.

Каждое из указанных явлений может в определенной степени привести к нарушению условий функционирования экрана, т. е. к недопустимому снижению его эффективности.

В зависимости от назначения и конструкции экрана влияние указанных факторов будет различным: некоторые будут иметь преобладающее значение, другие - второстепенное, последствиями третьих можно практически пренебречь.

Экран как объемный резонатор обладает распределенными параметрами, значения которых определяются его формой и размерами, толщиной и свойствами материала, особенностями конструкции. С целью упрощения допустим, что экран представляет собой параллелепипед (рис. 26), длина которого /, ширина Ъ и высота h.

Рис. 26. Распределение поля основ-ного типа в резонаторе

Обобщенным параметром, характеризующим размеры экрана, является эквивалентный радиус

(29)

где ¥_экр - внутреннийобъем экрана, м³.

Если стороны параллелепипеда находятся в соотношениях «золотого сечения» 8:5:3, при которых внутри экрана наблюдается наиболее равномерное распределение поля Е(Я), то

(30)

где- общая поверхность экрана.

Когда правило «золотого сечения» удовлетворяется, то, как следует из (30),

Как известно, способность резонатора накапливать энергию электромагнитного поля оценивается его собственной добротностью:

(31)

где ©о - резонансная частота; W - запасенная в резонаторе энергия; Р_п -мощность потерь, рассеиваемая в резонаторе; Ь_э - эквивалентная индуктивность резонатора; Rq₃ - общее сопротивление потерь резонатора.

При заданной напряженности электрического и магнитного полей количество запасенной в резонаторе энергии пропорционально его объему ¥_экр, а мощность потерь пропорциональна объему поверхностного слоя в котором

происходят потери. Поэтому

(32)

Следовательно, добротность замкнутого экрана как резонатора пропорциональна его объему и обратно пропорциональна глубине проникновения поля в его металлическую поверхность. В идеальном случае добротность велика, причем она больше для немагнитных материалов, у которых 8 больше, но потерь меньше.

Запасенная резонатором электромагнитная энергия [9]

(33)

где 8 - диэлектрическая постоянная среды внутри резонатора; Е -напряженность поля внутри резонатора.

В зависимости от мощности излучения накопленная резонатором энергия может оказаться значительной, тогда Е достигает больших значений. С другой стороны, по аналогии с акустическим полем в замкнутом объеме, когда длина волны меньше и соизмерима с линейными размерами резонатора, энергия стоячей волны может быть определена из выражения [ 9 ]

(34)

где V_3Kp - объем резонатора; Р - мощность излучателя; R_o -коэффициент отражения поверхности резонатора; с - скорость распространения электромагнитной волны.

Из (33) и (34) находим напряженность поля в резонаторе:

Дата добавления: 2014-01-07