Защита радиоэлектронной аппаратуры с помощью многослойных поверхностно-объемных экранов (МПОЭ)
Понятие электромагнитной совместимости возникло еще в начале развития радиотехники и имело узкое смысловое значение – выбор частотного диапазона.
В настоящее время МЭК определяет ЭМС, как способность оборудования или системы, удовлетворительно работать в данной электромагнитной обстановке без внесения в нее какого- либо недопустимого электромагнитного возмущения.
Электромагнитная совместимость нарушается, если уровень помех слишком высок, помехоустойчивость оборудования недостаточна.
Условно все помехи можно разделить на 2 класса: естественного и искусственного происхождения.
Помехи искусственного происхождения в свою очередь делятся на непреднамеренные и организованные.
Непреднамеренные помехи возникают в процессе использования различного рода устройств, генерация помех которыми является естественным следствием их функционирования.
Организованные помехи создаются искусственно с целью ухудшения функционирования или вывода из строя радиоэлектронных средств (РЭС).
Основные источники электромагнитного поля:
- электротранспорт;
- линии электропередач;
- электропроводка;
- бытовые приборы;
- транслирующие антенны;
- радары.
Основными методами устойчивости электронных схем к воздействию ЭМИ являются:
- выбор наиболее стойких к воздействию ЭМИ комплектующих элементов системы;
- рациональное пространственное размещение узлов и схем системы;
- создание стойких к воздействию ЭМИ электронных схем.
Наиболее существенное ослабление воздействиям ЭМИ на электронные системы и их элементы получают за счет применения электромагнитных экранов.
Электромагнитными экранами называются конструкции, предназначенные для ослабления электромагнитных полей, создаваемые какими-либо источниками.
В подавляющем большинстве случаев электромагнитные экраны делаются из металла: меди, алюминия, стали.
Электрические параметра некоторых металлов:
|
Показатели |
Медь |
Латунь |
Алюминий |
Сталь |
Пермаллой | |
|
Удельное сопротивление, ом*мм2/м; |
0,0175 |
0,06 |
0,03 |
0,1 |
0,65 | |
|
Удельная проводимость, σ, см/м |
5,7*107 |
16,6*107 |
33*107 |
10*107 |
1,54*107 | |
|
Относительная магнитная проницаемость, |
1 |
1 |
12 |
50 |
100 |
12000 |
|
Коэффициент материала экрана, А м*Гц1/2 |
0,7*10-2 |
12,4*10-2 |
8,8*10-2 |
2,3*10-2 |
1,54*10-2 |
0,36*10-2 |
Эквивалентная глубина проникновения δ для различных экранирующих материалов, мм
|
Частота, f Гц |
Медь |
Латунь |
Алюминий |
Сталь |
Пермаллой
| |
|
|
| |||||
|
102 |
6,700 |
12,400 |
8,800 |
2,300 |
1,540 |
0,380 |
|
103 |
2,100 |
3,900 |
2,750 |
0,700 |
0,490 |
0,120 |
|
104 |
0,670 |
1,200 |
0,880 |
0,230 |
0,154 |
0,038 |
|
105 |
0,210 |
0,390 |
0,275 |
0,070 |
0,049 |
0,012 |
Эффективность экранов различной толщины
|
d, мм |
Э | ||
|
Медь |
Алюминий |
Сталь (μ=100) | |
|
0,1 |
15 |
9 |
- |
|
1,0 |
160 |
87 |
940 |
|
2,0 |
730 |
290 |
5,1*105 |
|
4,0 |
1,5*104 |
3,2*103 |
1,5*1011 |
Из выше приведенных данных следует, что соответствующим выбором материалы экрана и толщины стенок можно получить достаточную эффективность экранирования.
Однако в реальных условиях при экранировании неизбежны более или менее значительные отверстия и щели, которые образуют дополнительный канал для проникновения поля. Вследствие этого эффективность экрана уменьшается.
В большинстве реальных ситуаций, свойства экрана часто определяются не толщиной и типом материала, а дефектами – отклонениями от реальной конструкции.
Компания ЗАО «ТЕСТПРИБОР» г. Москва совместно с ГО «НПЦ НАН Беларуси по материаловедению» разработала технологию формирования экранов, обеспечивающих защиту блоков и компонентов радиоэлектронной аппаратуры от воздействия электромагнитного импульса. Данная технология позволяет формировать защитные экраны на корпусах любой формы без дефектов экранирования (однородность толщины покрытия, отсутствие щелей и отверстий).
Многослойные пленочные экраны для защиты РЭА от ЭМИ разработаны на основе переходных металлов (Fe, Ni, Co) и их сплавов. Из которых формируются многослойные электромагнитные структуры.
В рамках данной работы компанией «ТЕСТПРИБОР» разработаны базовые несущие конструкции (БНК) первого, второго и третьего уровней с многослойными поверхностно-объемными экранами (МПОЭ), предназначенных для защиты РЭА и обеспечение электромагнитной совместимости при воздействии:
- постоянного магнитного поля;
- переменного магнитного поля;
- электромагнитного импульса
МПОЭ обладают одновременно отражающими и поглощающими свойствами.
Основные характеристики МПОЭ
|
Наименование параметра, единица измерения |
Значение |
|
Эффективность экранирования постоянного магнитного поля, не менее |
4-40 |
|
Эффективность экранирования в диапазоне частот от 50 Гц до 10 кГц, дБ, не менее |
50-70 |
|
Эффективность экранирования в диапазоне частот от 10кГц до 300 Мгц, дБ, не менее |
60-90 |
|
Эффективность экранирования в диапазоне частот от 300 МГц до 1500 МГЦ, дБ, не менее |
100-110 |
|
Изменение температуры окружающей среды, С0 |
От минус 65 до плюс 60 |
|
Коррозионная стойкость ( при влажности 93% и Т-40С0;, ГОСТ 9.308-73), не менее |
15 суток |
|
Прочность сцепления с поверхностью основания (после отжига при 300 С0 в течение 1 час; ГОСТ 9.302-79) |
Отсутствие вздутий, отслоений |