Как известно, одним из наиболее целесообразных в инженерной практике направлений решения задач, содержащих большое количество неконтролируемых факторов и параметров, различных явных и неявных функциональных зависимостей, является использование статистических методов. К этим методам приходится прибегать и для оценки эффективности реальных экранов. В частности, результаты обработки автором материалов испытаний большого количества различных электромагнитных экранов, качество которых оказалось не ниже допускаемого уровня, показали, что их эффективность составляет всего лишь 0,1 ... 0,2 потенциально возможной эффективности, выраженной в децибелах.

Ниже (§ 2.9) приводится методика приближенного расчета эффективности реальных экранов.

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

Каладое 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.

Вкран 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. ц.11), длина которого /, ширина b и высота h.

Обобщенным параметром, характеризующим размеры экрана, является эквивалентный радиус

0,627 Уз,р, (1.39)

где VsKp - внутренний объем экрана, м.

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

Ь=Ы; h-\-b=l.

Рис. 1,11. Распределение поля основного типа ,в резонаторе.

/1=0,62/Кзкр; ь-/Пкр; /=1,б2/1/з,р,

5 = 6/1,62F/f; 25 = 6,5 У

(1.40)

где 25 - общая поверхность экрана.

Когда правило «золотого сечения» удовлетворяется, то, как следует из (1.40), Ra-h.

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

(1.41)

где <оо - резонансная частота; W -запасенная в резонаторе энергия; Рп -мощность потерь, рассеиваемая в резонаторе; Lr, -эквивалентная индуктивность резонатора; 09 - общее сопротивление потерь резонатора.

При заданной напряженности электрического и магнитного полей количество запасенной в резонаторе энергии пропорционально его объему экр, а мощность по-

терь пропорциональна объему поверхностного слоя 65, в котором происходят потери. Поэтому /

QleKp/6i:5. (.42)

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

Запасенная резонатором электромагнитная энергия [20]

W=~EW,., (1.43)

где е - 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 [21]

-frirSiTKp. (1.44)

где Уэкр - объем резонатора; Р -мощность излучателя;

- коэффициент отражения поверхности резонатора; с - скорость распространения электромагнитной волны.

Из (1.43) и (1.44) находим напряженность поля в резонаторе

Для воздуха при 8=8,85-10-12 Ф/м получим

Если размеры экрана значительно превышают длину волны, то это приводит к неравномерному распределению поля внутри него. В отдельных местах внутреннего пространства, особенно в углах, может наблюдаться значительная концентрация поля, в то время как в других частях экрана поле будет ослаблено. Щели, отверстия