Контрольные вопросы
1. Объясните, что такое экранирование и для чего предназначены ЭМ экраны.
2. Какие механизмы лежат в основе принципа действия ЭМ экранов?
3. На какие основные типы по конструктивным признакам делятся ЭМ экраны?
4. Назовите основные параметры и характеристики ЭМ экранов.
5. Какие дополнительные требования предъявляются к ЭМ экранам?
6. Назовите и поясните основные методы теоретического анализа ЭМ экранов.
7. По какой формуле рассчитывается экранное затухание однородных экранов.
8. Объясните, от чего зависит эффективность экранирования однородных экранов.
9. Какое влияние на эффективность экранирования оказывают резонансные явления, обусловленные внутренней полостью экрана?
10. Какое влияние на эффективность экранирования оказывает форма экрана?
11. Поясните, какие исходные данные для расчета однородного экрана должны быть заданы.
Примеры расчета параметров и характеристик однородных экранов
Пример 1
[1]. Рассчитаем параметры экранирующего
металлизированного покрытия на
керамических стенках резонатора,
применяемого для исследования
СВЧ-диэлектриков в условиях высоких
температур. Исходные данные:
,
;
резонатор цилиндрический диаметром 50
мм и длиной 75 мм, предпочтительное
металлизирующее покрытие – платина
(выбирается с точки зрения функционального
назначения конструкции резонатора и
ее работы в условиях высоких температур).
Поскольку внутренние
размеры экрана сравнимы, то в качестве
эквивалентной формы экрана для расчета
может быть принята сферическая. Из
формулы (21) определяем
.
По формуле (31)
и т. д., т. е. длина
волны поля помехи попадает в спектр
резонансных длин волн внутренней полости
СВЧ-резонатора и поэтому возможны
резонансные эффекты. По формуле (27)
определяем
.
Приближенное значение
.
По формуле
(33)
.
Минимально допустимую толщину платинового
покрытия находим по формуле (34)
.
Проверочный расчет по формуле (27) дает
примерно то же значение
.
Таким образом, необходимая толщина
экранирующего металлизированного
покрытия на керамических стенках
резонатора должна быть не менее 20 мкм.
Пример 2
[1]. Рассчитаем параметры экранирующего
металлизированного покрытия экрана
для гетеродинного клистрона
высокочувствительного СВЧ-приемника.
Исходные данные:
,
рабочая длина волны клистрона
.
Экран цилиндрический пластмассовый
диаметром 55 мм, длиной 75 мм. При металлизации
внутренней поверхности конструкции
легкого диэлектрического колпака
необходимо реализовать оговоренное
выше значение
.
Тем самым должна быть обеспечена защита
высокочувствительных входных цепей
приемника от паразитного излучения
гетеродина. Иначе говоря, здесь решается
конструкторская задача по экранированию
узлов устройства СВЧ от внутреннего
источника электромагнитных помех. В
качестве покрытия из экономических и
технологических соображений целесообразно
выбрать медь.
Поскольку все
внутренние размеры экрана сравнимы, то
в качестве эквивалентной формы для
расчета может быть принята сферическая,
тогда из формулы (33)
.
По формуле (31)
получаем
и т. д. Таким образом, рабочая длина волны
гетеродинного клистрона попадает в
спектр возможных резонансных длин волн
внутренней полости конструируемого
экрана. Предполагая металлизацию медью,
из рис. 5 для частоты, соответствующей
,
определяем
.
Будем считать, что покрытие гладкое и
идеально проводящее токи СВЧ, поэтому
для дальнейших расчетов примем
.
По графикам рис. 2 определяем приближенное
значение
,
далее по формуле (33) рассчитываем
.
Необходимую толщину медного покрытия
находим по графикам рис. 3
.
Таким образом, необходимая толщина
металлизированного медного покрытия
внутренней полости диэлектрического
колпака (экрана) клистронного гетеродина
должна быть не менее 8 мкм.