Корпус для электронных средств

Техническое решение относится к области электронных средств и может быть использовано для повышения эффективности экранирования их корпусов. Решаемая техническая задача - повышение эффективности экранирования корпуса для электронных средств. Решаемая техническая задача в корпусе для электронных средств, содержащем прямоугольные металлические стенки, соединенные между собой под прямым углом и образующие замкнутый прямоугольный параллелепипед, достигается тем, что на внутреннею поверхность стенок нанесен равномерный слой диэлектрика, толщина и диэлектрические свойства которого удовлетворяют условию минимального значения коэффициента отражения электромагнитных волн при собственной резонансной частоте корпуса. 1 с.п. ф-лы, 1 илл.

Техническое решение относится к области электронных средств и может быть использовано для повышения эффективности экранирования их корпусов.

Аналогом является корпус для электронных средств, содержащий прямоугольные металлические стенки, соединенные между собой под прямым углом и образующие замкнутый прямоугольный параллелепипед (Кравченко В.И., Болотов Е.А., Н.И. Летунова Радиоэлектронные средства и мощные электромагнитные помехи. - М.: Радио и связь, 1987. - С.184). Данный корпус для электронных средств является замкнутым электромагнитным экраном, защищающим электронные схемы внутри корпуса от воздействия внешних электромагнитных полей и снижающим нежелательные излучения электромагнитных полей вне корпуса. Процесс движения электромагнитной энергий в замкнутом электромагнитном экране сопровождается рядом явлений, к которым относится и резонанс. Данное явление может привести к нарушению условий функционирования замкнутого электромагнитного экрана, т.е. к недопустимому снижению его эффективности.

Прототипом является корпус для электронных средств, содержащий прямоугольные металлические стенки, соединенные между собой под прямым углом и образующие замкнутый прямоугольный параллелепипед (Полонский Н.Б. Конструирование электромагнитных экранов для радиоэлектронной аппаратуры. - М.: Сов. Радио, 1979. - С.47). Данный корпус для электронных средств является замкнутым электромагнитным экраном и по своим свойствам является объемным резонатором. При резонансе амплитуда напряженности поля внутри корпуса для электронных средств возрастает в Q раз, а следовательно, эффективность экранирования уменьшается в Q раз относительно результирующей эффективности, учитывающей поглощение и отражение электромагнитных волн (Полонский Н.Б. Конструирование электромагнитных экранов для радиоэлектронной аппаратуры. - М.: Сов. Радио, 1979. - С.55).

Решаемая техническая задача - повышение эффективности экранирования корпуса для электронных средств.

Решаемая техническая задача в корпусе для электронных средств, содержащем прямоугольные металлические стенки, соединенные между собой под прямым углом и образующие замкнутый прямоугольный параллелепипед, достигается тем, что на внутреннею поверхность стенок нанесен равномерный слой диэлектрика, толщина и диэлектрические свойства которого удовлетворяют условию минимального значения коэффициента отражения электромагнитных волн при собственной резонансной частоте корпуса.

На чертеже приведено в сечении фрагмент корпуса для электронных средств, содержащий прямоугольные металлические стенки 1, соединенные между собой под прямым углом и образующие замкнутый прямоугольный параллелепипед и равномерный слой диэлектрика 2, т.е. слой диэлектрика, имеющий одинаковую толщину по всей площади.

Известно, что коэффициент отражения || электромагнитных волн заданной частоты от металлической стенки 1 и равномерного слоя диэлектрика 2, вычисляется по выражению:

где l - толщина слоя диэлектрика 2 с комплексным значением диэлектрической проницаемости ='-j, ', - соответственно, диэлектрическая проницаемость и диэлектрические потери в слое диэлектрика 2; j - мнимая единица; Z₀ , Z - волновые сопротивления воздушной среды и слоя диэлектрика 2; _Д - длина электромагнитной волны в слое диэлектрика 2, соответствующая заданной частоте.

Минимальные значения коэффициента отражение ||_min электромагнитных волн заданной частоты от металлической стенки 1 и равномерного слоя диэлектрика 2 реализуется при значении толщины равного l_M, определяемого из условия (Касимов P.M. Поглотитель электромагнитного излучения // Патент на изобретение 2030138):

где R₁=th(2··x·y)-y·tg(2··x); R₂=cth(2··x·y)+y·ctg(2··x); - длина электромагнитной волны в воздушной среде, соответствующая заданной частоте.

С учетом указанного условия (2), выражение (1) в точках минимума принимает вид

Из данного выражения следует, что при выборе определенной толщины диэлектрического слоя 2, равного l_M , нанесенного на металлическую стенку 1, соответствующее положению одного из минимумов зависимости (1), коэффициент отражения для заданной частоты электромагнитной волны будет иметь предельно минимальное значение ||_min=0 при R₁=R₂. С учетом выражений для R₁, R₂ условие минимума приводит к конечному выражению

y·sh(4··x·y)+sin(4··x)=0

Таким образом, данное выражение устанавливает однозначную связь между толщиной и диэлектрическими свойствами слоя диэлектрика 2 нанесенного на металлическую стенку 1, удовлетворяющими условию минимального значения коэффициента отражения электромагнитных волн при заданной частоте электромагнитного поля. Задав частоту электромагнитного поля равным одной из собственных резонансных частот корпуса для электронных средств можно добиться минимального значения коэффициента отражения электромагнитных волн при данной собственной резонансной частоте корпуса. При этом минимальное значение коэффициента отражения для заданной частоты электромагнитной волны стремится к нулю.

Напряженность электрического поля внутри корпуса для электронных средств при собственной резонансной частоте определятся выражением (Полонский Н.Б. Конструирование электромагнитных экранов для радиоэлектронной аппаратуры. - М.: Сов. Радио, 1979. - С.48):

где Р - мощность источника электромагнитного поля; K_o - коэффициент отражения внутренней поверхности стенок корпуса (0<К_o<1) и, в данном случае К _o=||; S - суммарная площадь внутренней поверхности металлических стенок корпуса. Следовательно, напряженность электрического поля внутри корпуса определяется коэффициентом отражения от внутренней поверхности стенок и аналитически обусловлено множителем

Рассмотрим предложенный корпус для электронных средств, в применении. Корпус для электронных средств содержит прямоугольные металлические стенки 1, соединенные между собой под прямым углом и образующие замкнутый прямоугольный параллелепипед с размерами 0,2×0,25×0,25 м. Толщина металлических стенок 1 равна d=1 мм. Материал стенок 1 - сталь (проводимость =2·10⁶ См; относительная магнитная проницаемость µ=1000). Данный корпус имеет множество собственных резонансных частот. Наиболее опасным является низшая собственная резонансная частота, где наблюдается наиболее интенсивный спад эффективности экранирования корпуса (Полонский Н.Б. Конструирование электромагнитных экранов для радиоэлектронной аппаратуры. - М.: Сов. Радио, 1979. - С.53). Низшая собственная резонансная частота данного корпуса f₁=848,5 МГц. На внутреннею поверхность металлических стенок 1 корпуса нанесен равномерный слой диэлектрика 2, например полиамид, который имеет диэлектрическую проницаемость '=6, диэлектрические потери =0,6 и толщину равную l_M=3,61 см. Тогда имеем минимальное значение коэффициента отражения электромагнитной волны от внутренней поверхности металлической стенки 1 и равномерного слоя диэлектрика 2, равную K_o=||_min=0,011 при низшей собственной резонансной частоте f₁ данного корпуса. Например, если мощность источника электромагнитного поля Р=1 мкВт, суммарная площадь внутренней поверхности стенок корпуса S=0,325 м², напряженность электрического поля внутри корпуса при низшей собственной резонансной частоте f ₁ составит Е₁=0,02 В/м.

Проведем расчет напряженности электрического поля внутри корпуса прототипа при низшей собственной резонансной частоте f₁ Толщина скин слоя ₁ металлических стенок корпуса при низшей собственной резонансной частоте f₁ составит

где µ₀ - магнитная постоянная.

Тогда, значение коэффициента отражения электромагнитной волны от внутренней поверхности металлических стенок корпуса прототипа при низшей собственной резонансной частоте f₁ равняется где волновое сопротивление металлических стенок Если, Р=1 мкВт, S=0,325 м², напряженность электрического поля внутри корпуса прототипа, при низшей собственной резонансной частоте f₁, составит E₁=1,92 В/м.

Таким образом, напряженность электрического поля внутри предложенного корпуса для электронных средств, при низшей собственной резонансной частоте, ниже, чем у корпуса прототипа в 96 раза, т.е. эффективность экранирования предложенного корпуса для электронных средств, при низшей собственной резонансной частоте корпуса, повышается на 39,7 дБ.

Таким образом, техническую задачу повышение эффективности экранирования корпуса для электронных средств, можно решить для любой собственной резонансной частоты корпуса, например, для следующей собственной резонансной частоты рассмотренного корпуса f₂=960,5 МГц. Для данного случая параметры диэлектрика 2, например полиамид, равны: диэлектрическая проницаемость '=6; диэлектрические потери =0,6; толщина l_M=3,189 см.

Корпус для электронных средств, содержащий прямоугольные металлические стенки, соединенные между собой под прямым углом и образующие замкнутый прямоугольный параллелепипед, отличающийся тем, что на внутреннею поверхность стенок нанесен равномерный слой диэлектрика, толщина и диэлектрические свойства которого удовлетворяют условию минимального значения коэффициента отражения электромагнитных волн при собственной резонансной частоте корпуса.