Комнатнов Максим Евгеньевич – кандидат технических наук (2016), доцент кафедры телевидения и управления,
пр. Ленина, д. 40, Томск, 634050.
Maxim E. Komnatnov, Cand. Sci. (Eng.) (2016), Associate Professor of the Department of Television and Management,
40, Lenina Ave., Tomsk 634050.
Введение. Электромагнитное экранирование применяют как дополнительное конструкторское средство обеспечения электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств (РЭС). Материал экрана выбирают на основе его известных электрофизических параметров на стадии проектирования РЭС, учитывая электрические и эксплуатационные характеристики. Эффективность экранирования (ЭЭ) композитных, слоистых или тканных материалов с высокой электрической проводимостью и относительной магнитной проницаемостью в широком диапазоне частот (от 10 Гц до 10 ГГц) оценить сложно, а в некоторых случаях невозможно.
Между тем довольно мало исследований по этой теме проводится в настоящее время.
Цель работы. Систематизировать модели и методы вычисления и измерения вносимых потерь (ВП) и ЭЭ материалов с использованием сдвоенных и коаксиальных ТЕМ-камер в широком диапазоне частот.
Материалы и методы. Описана методика вычисления ВП для электрической (E-) и магнитной (H-) компонент поля на основе измеренных S-параметров в сдвоенной ТЕМ-камере. Предложены выражения для вычисления ненагруженной сдвоенной ТЕМ-камеры, отличающиеся учетом толщины материала и оснастки, предотвращающей провисание тонкого материала в ней, и позволяющие уменьшить разницу между измеренными и вычисленными значениями S-параметров до 3.2 дБ. Описаны методы измерения и вычисления ЭЭ композитных материалов, результаты которых сравнены с полученными стандартизированной методикой вычисления ЭЭ.
Результаты. Представлены частотные зависимости ВП для E- и H-полей, вычисленные на основе измеренных S-параметров сдвоенной ТЕМ-камеры с размещенными внутри хлопчатобумажной и трикотажной экранирующими тканями. Сравнены вычисленные результаты классической модели и электродинамического моделирования с экспериментальными для композитного материала в новой запатентованной коаксиальной ТЕМ-камере.
Заключение. Модели и методы вычисления и измерения ВП и ЭЭ могут быть эффективно использованы при относительно быстром контроле и тестировании новых и известных экранирующих материалов с учетом приведенных допущений и ограничений.
Introduction. Electromagnetic shielding is used as an additional design tool to ensure electromagnetic compatibility of electronic devices. The shielding material is selected based on its electrophysical parameters at the design stage of electronic devices, taking its electrical and operational characteristics into account. The shielding effectiveness (SE) of composite, layered, or fabric materials with a high electrical conductivity and relative magnetic permeability in a wide frequency range (10 Hz…10 GHz) is difficult and, in some cases, impossible to assess a priori. At the same time, the number of studies in this direction is currently limited.
Aim. To generalize models and methods for calculating and measuring the insertion losses (IL) and SE of materials using dual and coaxial TEM cells in a wide frequency range.
Materials and methods. A method for calculating IL for the electric (E) and magnetic (H) components of the field based on the measured S parameters in a dual TEM cell is described. Expressions for calculating an unloaded dual TEM cell are proposed. These expressions differ in terms of considering the thickness of the material and the tooling that prevents sagging of thin materials, thus allowing the difference between the measured and calculated values of S parameters to be reduced to 3.2 dB. Methods for measuring and calculating the SE of composite materials are described. The results obtained using these methods are compared with those obtained by a standardized method for SE calculation.
Results. The frequency dependencies of the IL for the E and H fields calculated on the basis of the measured S parameters of a dual TEM cell with a cotton and knitted shielding fabric placed inside are presented. The results obtained by the classic and electrodynamic modeling are compared with experimental results for a composite material in a new patented coaxial TEM cell.
Conclusion. Models and methods for calculating and measuring IL and SE can be effectively used for a relatively rapid control and testing of new and available shielding materials, taking the above assumptions and limitations into account.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.