Екранування кабелів зв'язку

Екранування кабелів зв'язку є найбільш ефективним засобом захисту симетричних і коаксіальних кіл від взаємних впливів. Розрізняють екрани, що захищають кабелі від зовнішніх впливів і внутрішніх (взаємних впливів). Функції зовнішніх екранів виконують з різним ступенем ефективності зовнішні металеві оболонки кабелю: алюмінієві, сталеві, свинцеві. Вони, як правило, мають суцільну циліндричну конструкцію.

Режими екранування.У реальних умовах на кабель діють як електричні, так і магнітні поля. В окремих випадках може переважати той чи інший компонент. При впливі зовнішніх полів поле на відстані п'яти – шести довжин хвиль від джерела має вид плоскої хвилі, у цьому випадку його енергія розподілена між електричною і магнітний складовими нарівно. Цей фактор необхідно враховувати при екрануванні кабелів від зовнішніх впливів. Розрізняють наступні режими екранування:

- електромагнітостатичний;

- електромагнітний;

- хвильовий.

Електромагнітостатичний режим характеризує стаціонарні і статичні поля в діапазоні частот до 4 кГц. У цій області екрани діють за принципом замикання силових ліній відповідних полів унаслідок підвищеної електро- і магнітопровідности металів у цьому частотному діапазоні. Для екранів у цьому режимі справедливі рівняння Максвелла ; .

Електростатичне і магнітостатичне екранування мають принципові відмінності.

Електростатичне екранування– замикання силових ліній поля на металевій поверхні екрана. При цьому електричні заряди стікають на корпус чи землю.

При заземленні екрана, поміщеного між проводом а, що створює перешкоди в проводу б, підданому впливу, і самим проводом б заряди з екрана стікають на землю і впливи на провід б не відбувається.

Любий металевий екран (мідний, сталевий, алюмінієвий, свинцевий) в однаковому ступені локалізує поле перешкод. Екран може бути як суцільним, так і у виді оплітки, сітки й ін. З ростом частоти ефективність електростатичного екранування зменшується.

Магнітостатичне екрануваннязасноване на поглинанні магнітного поля матеріалом екрана унаслідок його високої магнітопровідности. Магнітний потік, створюваний проводом а активного кола, замикається в товщі екрана і лише частково проникає в зовнішній простір. Ефективність екранування в цьому режимі визначається магнітною проникністю його матеріалу, це магнітні метали (сталь) з , чим більше відносна магнітна проникність, тим ефективніше екранування. Магнітостатичні екрани ефективні лише при постійному струмі й у діапазоні низьких частот. Зі збільшенням частоти збільшуються втрати на вихрові струми, магнітне поле витісняється на поверхню провідника, його магнітопровідність зменшується.

Електромагнітне екрануваннязастосовується в області високих частот. Принцип дії цих екранів заснований на поглинанні електромагнітної енергії товщею металу і відображенні електромагнітної хвилі від границі роздягнула середовищ з різними хвильовими опорами (повітря – метал, мідь – сталь і ін.)

Електромагнітна енергія W, досягши екрана, частково відбивається на першій границі розподіла (діелектрик – екран), утворюючи відбитий потік . Минула через екран енергія частково загасає в товщі екрана. На другій границі розподіла (екран – діелектрик) енергія удруге відбивається – , частина що залишилася проникає за межі екрана. Таким чином, енергія зменшується від W до . Ця модель екрана спрощена, тому що в дійсності в екрані виникають багаторазові відображення енергії від границь роздягнула середовищ діелектрик – екран – діелектрик. Електромагнітне екранування ефективне широкому діапазоні частот від до Гц.

Параметри екранування Ефективність екранування визначається коефіцієнтами екранування:

- екранування відбиття ;

- екранування поглинання ;

- коефіцієнт екранування .

Для практичних розрахунків часто використовуються параметри:

- загасання відбиття ;

- загасання поглинання ;

- загасання екранування .

Параметри екранування визначаються вираженням:

, (8.24)

де - хвильовий опір діелектрика; - хвильовий опір матеріалу екрана; - коефіцієнт вихрових струмів; - товщина екрана.

Перший доданок у (8.24) відповідає поглинанню в екрані, а друге – відбиттю на границі розподіла середовищ. Ефект екранування зростає зі збільшенням товщини екрана. Сталеві екрани з більш ефективні, чим мідні.

Хвильовий режим екранування поширюється на діапазон частот вище Гц. Межею розмежування електромагнітного і хвильового режимів є сумірність довжини хвилі з діаметром екрана D. Хвильовому режиму відповідає . У цьому режимі крім струмів провідності необхідно враховувати і струми зсуву. Особливістю цього режиму є коливальний характер зміни екранного загасання від частоти, що зв'язано з резонансними явищами в НС у цьому режимі.

Багатошарові екрани застосовуються в тих випадках, коли необхідно висока дія екрана, що екранує. Ці екрани складаються з послідовних шарів немагнітних (, що чергуються,мідь, алюміній) і магнітних (сталь) металів. Особливістю таких екранів є їх висока ефективність, що екранує, і малі втрати енергії. Ефект, що екранує, визначається спільною дією екранування відображення й екранування поглинання (мал. 8.22). Ефект відображення обумовлений розходженням хвильових опорів різних шарів екрана. Тому шари екрана з різними хвильовими опорами повинні чергуватися, товщина кожного шару екрана повинна бути не менше глибини проникнення.

Слід зазначити особливості екранування магнітних і немагнітних екранів в електромагнітному режимі. Немагнітні метали мають мале поглинання і велике відображення, магнітні екрани мають велике поглинання і невелике відображення. Максимальний ефект досягається при сполученні мідь – сталь – мідь і алюміній – сталь – алюміній.

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Захист від взаємних впливів трактів ЦСП і комбінованих систем передачі	\|	Джерела і класифікація зовнішніх впливів

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.003 сек.