Расчет защитного корпуса ЭП СВЧ из магнитного материала - стали

Расчет защитного корпуса ЭП СВЧ из магнитного материала - стали.

Определим заданные параметры работы прибора, такие как:

скорость света c;

частота сигнала f;

средняя мощность прибора Pср;

номинальная (безопасная) плотность облучения, т.е. уровень естественного фона;

относительная проводимость материала экрана sотн;

относительная магнитная проницаемость материала экрана m.

 м/с, скорость света;

 Гц, рабочая частота прибора;

 Вт/см2, номинальная плотность облучения (естественный фон);

 Вт, средняя мощность прибора;

 См, относительная проводимость материала экрана;

 относительная магнитная проницаемость материала экрана.

Теперь можно производить сами расчеты. План расчетов следующий:

определить среднюю плотность направленного излучения в случае аварийной ситуации Пср;

определить суммарное затухание AS, которое находится из сопоставления плотности излучения Пср и номинальной плотности облучения Пном;

определить затухание за счет отражения электромагнитной энергии от экрана (это происходит за счет разных характеристических сопротивлений сред) Aотр;

по разности найденных компонент затухания найти затухание за счет поглощения электромагнитной энергии в экране Aпогл;

зная характеристики материала экрана - относительную проводимость sотн и относительную магнитную проницаемость m - находим толщину экрана d.

Перед началом выполнения пунктов плана найдем некоторые расчетные характеристики, в данном случае это длина волны излучаемого сигнала:

м - аналитическая формула для нахождения длины волны;

м - длина волны рабочего сигнала для нашего прибора.

Для нахождения средней плотности направленного излучения сначала определяем площадку излучения S, в нашем случае для обеспечения хорошей защищенности от излучения (поскольку мощность передатчика довольно высока) размеры площадки выберем lxl:

м2, в нашем случае площадь направленного излучения составляет м2.

Тогда средняя плотность направленного излучения будет определяться формулой:  Вт/см2 и составит Вт/см2.

2.         Для определения суммарного затухания AS мы должны определить коэффициент экранирования K, затем уже находить суммарное затухание:

Коэффициент экранирования равен отношению амплитуд переменного электрического (или магнитного) поля после экранирования и до экранирования; т.к. средняя плотность направленного излучения для ЭМП есть величина вектора Пойнтинга, то очевидна аналитичекая формула для нахождения коэффициента экранирования: , что в нашем случае составляет относительных единиц.

Тогда суммарное затухание будет определяться формулой: дБ, что в нашем случае составляет дБ.

3.         Для определения затухания за счет отражения электромагнитной энергии от экрана Aотр мы должны знать характеристики материала экрана:

Как известно, отражение (или преломление) электромагнитной энергии происходит за счет разных характеристических сопротивлений сред, поэтому аналитическая формула для этой компоненты суммарного экранного затухания выглядит следующим образом: дБ. Но есть другая формула, для вычисления нужно знать характеристики материала экрана, упомянутые в начале расчетов - относительная проводимость, относительная магнитная проницаемость - и частоту переменного электромагнитного поля, от которого происходит экранирование: дБ и составляет дБ.

4.         Для определения  затухания за счет поглощения электромагнитной энергии в экране Aпогл мы должны найти разность суммарного экранного затухания и затухания за счет отражения от экрана:

дБ, что составляет дБ.                    

5.         Для определения толщины защитного экрана мы также должны знать характеристики материала экрана:

Вообще экранное затухание за счет поглощения определяется потерями в материале экрана и, очевидно, зависит от глубины проникновения d электромагнитного поля в материал экрана. Т.о., аналитическая формула для этой компоненты выглядит следующим образом: дБ. Но есть аналог этой формулы - дБ. Т.о., зная характеристики и саму величину затухания, несложно найти толщину защитного экрана: мм, для нашего случая толщина стального экрана равна мм, или же d = 2.848 мкм. По технологическим соображениям принимаем толщину изготовляемого экрана d = 0.300 мм.