Екранування електромагнітних полів вузлів радіоелектронної апаратури та їх сполук Матеріали

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Міністерство освіти Республіки Білорусь
Заклад освіти «Білоруський державний університет інформатики і радіоелектроніки»
Кафедра Захисту інформації
РЕФЕРАТ
На тему:
«Екранування електромагнітних полів, вузлів радіоелектронної апаратури та їхніх сполук. Матеріали для екранів »
МІНСЬК, 2008

1. Екранування електромагнітних полів
Розглянемо процес екранування електромагнітного поля при падінні плоскої хвилі на нескінченно протяжну металеву пластину товщиною d, що знаходиться в повітрі (рис. 34). У цьому випадку на межі розділу двох середовищ з різними електрофізичними характеристиками (повітря-метал і метал-повітря) хвиля зазнає відбиття й заломлення, а в товщі екрану, зважаючи на його проводять властивостей, відбувається часткове поглинання енергії електромагнітного поля. Таким чином, електромагнітна хвиля при взаємодії з екраном відбивається від його поверхні, частково проникає в стінку екрану, зазнає поглинання в матеріалі екрану, багато разів відбивається від стінок екрана і, в кінцевому рахунку, частково проникає в екраніруемую область. У результаті загальна ефективність екранування (величина втрат енергії електромагнітної хвилі) металевою пластиною визначається сумою втрат за рахунок поглинання (загасання) енергії в товщі матеріалу А поглинутої зразка, відображення енергії від кордонів розділу зовнішнє середовище-метал і метал-екраніруемая область А отр і багаторазових внутрішніх віддзеркалень в стінках екрана А мотр:

(1)
Втрати на поглинання пов'язані з поверхневим ефектом в провідниках, що призводить до експоненціального зменшення амплітуди проникаючих в металевий екран електричних і магнітних полів.
Це обумовлено тим, що струми, індуковані в металі, викликають омические втрати і, отже, нагрів екрану.

Рис. 1. Екранування електромагнітного поля металевим екраном
Глибина проникнення d визначається як величина, зворотна коефіцієнту загасання і залежить від частоти: чим більше частота, тим менша глибина проникнення. У НВЧ діапазоні глибина проникнення d в металах має малу величину і тим менше, чим більше провідність металу і його магнітна проникність.

(2)
де m - абсолютна магнітна проникність матеріалу екрану; f - частота електромагнітного поля; s - питома провідність матеріалу екрана.
Вираз для визначення втрат на поглинання екраном товщиною d може бути представлене в наступному вигляді:

(3)
Таким чином, втрати на поглинання ростуть пропорційно товщині екрану, магнітної проникності та питомої провідності його матеріалу, а також частоті електромагнітного поля.
Втрати на відбиття на межі розділу двох середовищ пов'язані з різними значеннями повних характеристичних опорів цих середовищ. При проходженні хвилі через екран вона зустрічає на своєму шляху дві границі розділу - повітря-метал і метал-повітря.
Хоча електричне і магнітне поля відбиваються від кожної кордону по-різному, сумарний ефект після проходження обох кордонів однаковий для обох складових поля. При цьому найбільше відображення при вході хвилі в екран (на першому кордоні розділу) відчуває електрична складова поля, а при виході з екрана (на другий межі поділу) найбільше відображення відчуває магнітна складова поля. Для металевих екранів втрати на відображення визначаються виразом:

(4)
Звідки випливає, що втрати на відображення великі біля екрану, виготовленого з матеріалу з високою провідністю і малої магнітної проникністю.
Втрати на багаторазові відображення в стінках екрана пов'язані з хвильовими процесами в товщі екрану і в основному визначаються відображенням від його кордонів. Для електричних полів майже вся енергія падаючої хвилі відбивається від першої кордону (повітря-метал) і лише невелика її частина проникає в екран. Тому багаторазовими відображеннями усередині екрану для електричних полів можна знехтувати.
Для магнітних полів велика частина падаючої хвилі проходить в екран, в основному відбиваючись тільки на другий кордоні (метал-повітря), тим самим, створюючи передумови до багаторазових відбиванням між стінками екрану. Коригувальний коефіцієнт А мотр багаторазового відбиття для магнітних полів в екрані з товщиною стінки d при глибині проникнення d дорівнює:

(5)
Величина А мотр має негативне значення, тобто багаторазові відображення в товщі екрану погіршують ефективність екранування. Зі зменшенням ефективності можна не рахуватися у випадках, коли на даній частоті виконується умова d> d, але ним не можна нехтувати при застосуванні тонких екранів, коли товщина екрана менше глибини проникнення.
2. Екранування вузлів радіоелектронної апаратури та їх сполук
Екранування високочастотних котушок і контурів
При екрануванні високочастотних котушок і контурів апаратури необхідно враховувати не тільки ефективність екранування відповідного екрану, але і можливість погіршення основних електричних параметрів екраніруемих елементів зменшення індуктивності, збільшення опору і власної ємності. Внесені екраном втрати зростають зі збільшенням питомої опору матеріалу екрана і зі зменшенням відстані між екраном екраніруемой котушкою. У тих випадках, коли еквівалентну загасання контуру визначається в основному загасанням котушки і необхідно мати мале загасання, слід в якості матеріалу екрана застосовувати немагнітні метали (мідь, латунь, алюміній), а розміри екрану вибирати по можливості великими.
При конструюванні екранів слід розташовувати стики, шви, щілини в екрані в напрямку вихрових струмів, що визначають ефективність екранування. Екранування електричного поля забезпечується за наявності хорошого електричного контакту екрану з корпусом апаратури.
Екранування низькочастотних трансформаторів та дроселів
У трансформаторах харчування і низькочастотних трансформаторах, а також у дроселях харчування основний робочий магнітний потік проходить по магнітопроводи. Тільки невелика його частина у вигляді потоку розсіювання виходить за межі муздрамтеатру, замикаючись в навколишньому просторі. Магнітний потік розсіювання є причиною небажаних наведень. Потенційно джерелами найбільш інтенсивних магнітних полів є дроселі фільтрів харчування. Інтенсивність полів розсіювання у всіх типів трансформаторів росте зі збільшенням потужності, зменшенням перерізу магнітопроводу і висоти котушок, а також з погіршенням магнітних властивостей муздрамтеатру.
Поліпшення якості магнітопровода, що досягається застосуванням матеріалів з високою відносною магнітною проникністю і зменшенням повітряних зазорів, призводить до зменшення рівнів небажаних наведень.
Ефективне зниження рівнів магнітних полів розсіювання трансформаторів та дроселів досягається екрануванням. У діапазоні 50-4000 Гц ефективно діє екран з пермаллоя та інших спеціальних сортів феромагнітних матеріалів з високою магнітною проникністю і малим питомим опором. Екрануюча коробка не повинна щільно прилягати до сердечника трансформатора. При зазорі приблизно в 3 мм ефективність екранування збільшується на 15 дБ.
Контактні з'єднання та пристрої екранів
При конструюванні складових екранів, а також контактних елементів, призначених для з'єднання екранів, кришок, панелей, кронштейнів до загального корпусу або шасі апаратури, необхідно забезпечувати виконання вимог:
- Електричний опір контактів має бути мінімальним і стабільним;
- Контактні з'єднання повинні мати високу корозійну стійкість, тривалий термін служби.
За своїм призначенням контактні з'єднання можуть бути нерозбірними (нероз'ємними), розбірними (роз'ємними), легкими і т.д.
Нероз'ємні контактні з'єднання призначені для постійного з'єднання частин та елементів екрану. Ці з'єднання зазвичай бувають зварними або паяними. У контактних з'єднаннях, здійснюваних зварюванням (суцільні зварні шви), практично не відбувається збільшення електричного опору в місці зварювання в порівнянні з опором суцільного металу.
При пайці металів припой, з'єднуючись з основними металами, пов'язує їх механічно і електрично. Велике значення для якості паяного з'єднання має вибір припою і зазору між металами. Якість зварювання та паяння після очищення має ретельно перевірятися з метою виявлення нетравлення або непропаянних поверхонь, пропалів та інших дефектів. Нероз'ємне контактне з'єднання може бути виконано і несварним, при здійсненні нероз'ємного контакту за допомогою гвинтів, болтів, заклепок з певним кроком утворюються фізично неоднорідні стики між сполучаються поверхнями. У цих випадках між стикуємими поверхнями неминуче існують нерівності, що створюють щілини, в результаті чого ефективність екранування погіршується.
При механічному кріпленні елементів екрану ефективність екранування підвищується за рахунок більш частого розташування кріпильних деталей. Для зменшення розсіювання отвори в стаціонарних з'єднаннях зашпаровуються проводить пастою.
Надійна робота рознімних контактних з'єднань забезпечується їх конструкцією, ретельністю виготовлення, правильним вибором покриттів матеріалів і контактним натисненням. При значних натисканнях контакти порівняно добре забезпечують малий опір в місці контакту, а при слабких натисканнях навіть покриття з благородних металів і великі контактні поверхні не гарантують збереження цього опору в межах необхідних значень.
У рознімних контактних з'єднаннях для підвищення ефективності екранування апаратури слід застосовувати електромагнітні ущільнюючі прокладки, які повинні забезпечувати електрогерметічность з'єднання. Прокладки використовують для ущільнення погано пригнаних сполук.
Надійний електричний контакт між двома і більше металевими поверхнями забезпечується за допомогою струмопровідних смол. Наприклад, епоксидні смоли з срібним наповнювачем замінюють пайку. Якщо з'єднуються поверхні стиснуті, але між ними є щілина, то її можна заповнити такий струмопровідної смолою. За допомогою заповнення на основі струмопровідних смол ущільнюють захисні електромагнітні екрани, покращують екрануючі властивості корпусів радіоелектронної апаратури, ремонтують електромагнітні прокладки і т.д.
Мале електричний опір контакту між трущимися поверхнями забезпечується за допомогою струмопровідної мастила, наприклад, на основі срібно-силіконового масла без вуглецевого наповнення. Мастило зберігає високі електричні та механічні властивості в широких діапазонах температури і вологості, стійка до хімічних впливів. Мастило володіє високою вологостійкістю і хорошими антикорозійними властивостями.
3. Матеріали для екранів електромагнітного випромінювання
Вибір матеріалу екрана проходить результату із забезпечення необхідної ефективності екранування в заданому діапазоні частот при певних обмеженнях. Ці обмеження пов'язані з масогабаритними характерними екрану, його впливом на екраніруемий об'єкт, з механічною міцністю і стійкістю екрану проти корозії, з технологічністю його конструкції і т.д.

Металеві матеріали

Застосовуються для екранування, виготовляються у вигляді листів, сіток і фольги (сталь, мідь, алюміній, цинк, латунь). Всі ці матеріали задовольняють вимогу стійкості проти корозії при використанні відповідних захисних покриттів.
Найбільш технологічними є конструкції екранів зі сталі, тому що при їх виготовленні і монтажі можна широко використовувати зварювання. Товщина стали вибирається виходячи з призначення конструкції екрану і умов його складання, а також з можливості забезпечення суцільних зварних швів при виготовленні.
Сітчасті екрани простіше у виготовленні, зручні для побудови та експлуатації, забезпечують полегшений тепловий режим радіоелектронної температури. Для захисту від корозії сітки доцільно покривати антикорозійним лаком. До недоліків сітчастих екранів слід віднести невисоку механічну міцність і меншу ефективність екранування у порівнянні з листовими екранами.
Монтаж екранів з фольги досить простий, кріплення фольги до основи екрану проводиться найчастіше за допомогою клею.

Діелектрики

Самі по собі діелектрики не можуть екранувати електромагнітні поля. Тому вони найчастіше зустрічаються в поєднанні або з провідними включеннями, або з додатковими металевими елементами і конструкціями.
Екрани з композиційних матеріалів представляють собою складні утворення, що містять у своїй основі проводять або полупроводящая включення, в яких сполучною ланкою виступають аморфні діелектрики полімери, в сукупності утворюють впорядковані цепочечниє плоскі або об'ємні структури.
На практиці для поліпшення екрануючих властивостей діелектричних екранів без істотної зміни їх маси і конструкційних характеристик застосовують проводить покриття екранів напилюванням металів у вигляді тонких плівок або обклеювання проводить фольгою.
Для поліпшення захисних властивостей діелектричних екранів поряд із застосуванням проводять покриттів використовують армування діелектричних екранів тонкої металевою сіткою.
Якщо у сітки розмір комірки , То сітчастий екран за своїми захисними властивостями близький до однорідного металевому екрану, але з дещо меншим значенням питомої провідності матеріалу екрана.

Стекла з струмопровідним покриттям

Повинні забезпечувати необхідну ефективність екранування при погіршенні їх оптичних характеристик не нижче заданих граничних значень. Електричні та оптичні властивості стекол з струмопровідним покриттям залежать від природи окислів, складових плівку, умов і методів її нанесення і властивостей самого скла. Найбільшого поширення отримали плівки на основі оксиду олова, оксиду індію - олова й золота, так як вони забезпечують найбільшу механічну міцність, хімічно стійкі і щільно з'єднуються зі скляною підкладкою.

Спеціальні тканини

Містять у своїй структурі металеві нитки, наявність яких призводить до відбиття електромагнітних хвиль. Такі тканини призначені для захисту від електромагнітного поля в діапазоні надвисоких частот. Вони можуть також бути використані для виготовлення спеціальних костюмів для індивідуальної біологічного захисту.

Струмопровідні фарби

Створюються на основі діелектричного пленкообразующего матеріалу з додаванням до нього провідних компонентів, пластифікатора і затверджувача. В якості струмопровідних складових використовуються графіт, сажа, колоїдне срібло, окису металів, порошкова мідь, алюміній.

Електропровідний клей

Створюється на основі епоксидної смоли, що заповнюється металевими порошками (залізо, кобальт, нікель та ін.) Електропровідний клей володіє високою міцністю на відрив, високою питомою електропровідністю, хімічною стійкістю до вологи і різних агресивних середовищ, забезпечує незначну усадку після затвердіння. Електропровідний клей застосовується поряд з паянням, зварюванням і болтових з'єднанням, а також з метою електромагнітного екранування.

Радіопоглинаючі матеріали

Можуть застосовуватися в якості покриттів різних поверхонь з метою зменшення відображення від цих поверхонь електромагнітних хвиль. Принцип дії таких матеріалів полягає в тому, що падає на них електромагнітна хвиля перетвориться всередині їх структури в інші види енергії. При цьому мають місце явища розсіювання, поглинання, інтерференції, а в ряді покриттів і дифракції електромагнітних хвиль. У залежності від властивостей радіопоглинаючі матеріали - покриття можуть бути широкодіапазонним і узкодіапазоннимі.
Структуру широкодіапазонних радіопоглинаючих матеріалів утворюють частинки феромагнетика, введені в шар ізоляційного матеріалу з немагнітного діелектрика. Узкодіапазонние покриття виготовляють з різних пластмас і каучуку. Щоб такі покриття володіли поглинаючими властивостями, до їх складу вводять феромагнетики з домішками сажі або порошку графіту в якості поглинача.
Радіопоглинаючі матеріали, використовувані в якості покриттів, можуть бути одношаровими, багатошаровими зі змінними від шару до шару параметрами, а також структурно неоднорідними, тобто з включенням до складу матеріалу різного роду структур, наприклад дифракційних грат.
Ефективність таких матеріалів достатньо висока. Коефіцієнт відображення більшості сучасних радіопоглинаючих покриттів не перевищує одиниць відсотків.

ЛІТЕРАТУРА
1. Ярочкін В.І. Інформаційна безпека: Учеб. для вузів. Вид. 2. Мінськ: Академічний проект, 2005. - 544 с.
2. Бузов Г.А., Калінін С.В., Кондратьєв А.В. Захист від витоку інформації технічними каналами: Учеб. посібник для підготовки експертів системи Гостехкомиссии Росії. М.: Гаряча лінія - Телеком, 2005. - 416 с.
3. Деднев М.А. Захист інформації в банківській справі і електронному бізнесі. М.: Кудиц-образ, 2004. - 512 с.
4. Коне І.Р. Інформаційна безпека підприємства. СПб.: БХВ-Петербург, 2003. - 752 с.
Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Комунікації, зв'язок, цифрові прилади і радіоелектроніка | Реферат
37.8кб. | скачати


Схожі роботи:
Біотропного параметри магнітних полів Вплив природних електромагнітних полів на живі організми
Автоматизація проектування радіоелектронної апаратури
Елементна база радіоелектронної апаратури
Креслення котушки трансформатора радіоелектронної апаратури
Організація робочого місця по обслуговуванню радіоелектронної апаратури
Організація робочого місця по обслуговуванню радіоелектронної апаратури
Організація робочого місця по обслуговуванню радіоелектронної апаратури 2
Порівняльний аналіз функціонального призначення радіоелектронної апаратури
Рішення контрольної роботи по елементній базі радіоелектронної апаратури
© Усі права захищені
написати до нас