当我们对待与统一磁场屏蔽效能的测量,结果是相似的远近两个字段。
米欧菲普斯和菲利普·f·还有Keebler
EPRI EMC实验室,诺克斯维尔,TN,美国
介绍
传统Schelkunoff屏蔽效能方程是普遍使用的教学与实践在EMC社区作为一个整体。在本文中,我们将回顾Schelkunoff基本的三个经典问题的发现在他的课本。我们将尝试解释的混乱关于屏蔽效能的近场和远场测量。尤其是表达式SE = A + R + B和流行使用屏蔽表达式,SE = SE (H) = SE (E)。
SCHELKUNOFF的方法
Schelkunoff的方法是使用一个基本的模型建立的输电线路由发电机和集总阻抗终止在另一端。Schelkunoff替换相关的电压和电流波传输线横向电磁场,他利用麦克斯韦方程推导出解决方案提出的电磁领域的两个表面的盾牌。他在课本后发表这些派生“电磁波”;[1]和应用这些解决方案下面列出的三个经典问题。
- 平面板——暴露面波。
- 圆柱壳——暴露于当前字段在中心轴上的油缸。
- 球壳——暴露从环形天线领域的中心。
下面的方程1代表基本屏蔽方程是流行在整个EMC和屏蔽社区。
SE = A + R = B (1)
地点:
=吸收损失在一个短暂的边界的盾牌。
R =损失的第一反映在表面边界。
B =其他反射边界内。
B术语常被忽视是因为极端的小尺寸的,除了一个术语在哪里发现< 6。Schelkunoff并不提供一个清晰的检查re-reflection术语B在他的经典问题,因为他的问题做展览的值大于6 dB的一个术语。与B项被忽略屏蔽方程的基本形式是:
SE = A + R (2)
方程(2)然后所有三个问题的通用表达式见Scelkunoff课本,与R术语对待工作根据问题的类型。
吸收项主要是基于材料的属性和只取决于电导率σ,磁导率μ,材料的厚度,和源的频率f。表达的三个问题是:
反射项R取决于盾的形状和来源,对问题1、2和3 Schelunkoff获得以下表达式:
在哪里k盾的固有阻抗比吗子的波阻抗Zw。|的大小k| = |子/ Zw|是衡量变化的字段在进入或离开了障碍。大值> > 1或小值< < 1表明大阻抗失配表面的屏障,导致大的反射值。
对电k有以下关系:
对H字段k有以下关系:
为实际盾牌|k| < < 1方程(4)和(5)减少:
反射对这三个问题可以写成:
地点:c问题1和2 = 4,平面和柱面波;和c对问题3球= 3。
很多练习工程师使用的这种方法,但是使用这些方程的基本问题是存在的方程是基于刨床波的远场波阻抗的考虑是自由的空间,≈377欧姆。当执行屏蔽效能的测量实践工程师必须理解的关系远近条件时指定屏蔽材料或试图测量敏感电子设备的敏感性。这适用更当试图保护一件设备免受外部威胁,如飞机和飞行系统安全或安全控制核过程又手机和其他类似的无线设备。
了解近场和远场的关系
往往屏蔽材料测量的近场的波阻抗不等于377欧姆,一般公理SE = SE (H) = SE (E)不耽误,和/或执行的测量是在一个统一的领域,(刨床波特征)通过使用同轴测试装置和或TEM细胞。这些测试方法适合非常高频率的材料可能位于远场。然而,一旦低频屏蔽效能的测量是尝试,它将很可能是在近场和无法确定真正的屏蔽效能的材料,因为它将展示一个电场屏蔽效能值和不同的磁场。艾尔这是依赖于距离的屏蔽材料的来源。
当屏蔽材料接近源波阻抗是一个函数的源属性。波阻抗是电场和磁场的比值:
如果源被屏蔽又与低电压高电流源占主导地位的领域将磁性,如果源高与低电流电压特性的主要字段将表现出电场的特点。
下面的图1说明了基本阻抗过渡区和理论支撑和相关的测试和使用典型的测量方法。
唯一的方式获得一个有意义的屏蔽效能测量近场的威胁源附近,然后用特殊的探针测量功率密度或智能传感器和计算的屏蔽效能和没有实际的威胁来源。
测量说明远近场屏蔽效能的差异
说明这些原则在图1中测试是由使用三种方法:修改方法的mil - std - 83528 0.5用循环和棒参考天线,在3米BiconLogPeriodic天线,使用统一的领域内产生克劳福德细胞. .下面的图2显示了基本的测试执行的mil -迪泰- 23528设置为0.5 m。材料的评价是镀铝塑料薄足够的屏蔽效能提供可测量的值。
测试是在0.5年根据mil -迪泰- 23528和阐述了近场测量的概念,本身不等于SE (H) = SE (E)和实验室测量支持这个概念如下图3中所示。除了距离变化量的一个主要差异是使用参考天线像建立从源为0.5米。作为一个例子,如果源天线是一个杆,(电场),它将匹配参考杆在0.5米在另一边。外壳内部的一个活跃的杆或环形天线使用取决于测量电场或磁场。
请注意在图4中如何画数据遵循趋势根据波长的波阻抗变化如图1所示,——显示过渡从近场到远场的磁场和电场屏蔽效能是几乎一样的。
为了说明远场测量的概念,Schelkunoff方程适用于飞机波浪,BiconLogPerodic天线,在3米(BLPA)是用作源。测量外壳内进行循环或拉杆天线分别在30厘米。参考下面的图7。见下面图8中所测量电场屏蔽效能是在3 dB的磁场屏蔽效能的预测Schelkunoff屏蔽理论,电磁波在这个距离刨床。
下面的图4显示了BLPA方法在3米。从1开始MHz频率,确保测量远场区域内执行。
如下图5中可以看到的屏蔽效能的测量电场和磁场相对不变。
下最后一个测量是使用克劳福德细胞执行将产生一个均匀平面波从100千赫到100 MHz BLPA测量来填补这一缺口。Bdot传感器和部分偶极子作为参考和测量传感器用于测试。图6显示了基本的测试设置和克劳福德细胞被测量均匀场的一代。六英寸见方的小屏蔽箱测试窗口被用来测试材料。感探测坐落在盒子里面,而参考探测器测量了场板之间产生。
如预期测试结果类似于BLPA远场。可以看到再一次,当使用飞机波浪,Schelkunoff方程是有效的,只有飞机有效波。图7中的数据表明,电场和磁场的屏蔽效能是在3 dB。在100 kHz没有屏蔽电场和磁场的渗铝塑料。
结论
当渗铝塑料的屏蔽效能是比较远场和近场测量使用天线技术很明显,波阻抗条件影响的结果。然而当我们对与一个统一的磁场屏蔽效能的测量,用于标准屏蔽兵员方程,结果是相似的两种类型的字段说明这些条件并不反映现实世界中屏蔽效能。练习工程师必须了解这些差异和发展意义测试认为威胁源和相对差异在定义有意义的屏蔽效能值。
最后,只能依靠屏蔽效能的测量,对近场功率密度值的考虑,将磁场和电场分别第一,然后结合在一个单一的计算能力。
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关于作者
米欧菲普斯NARTE-certified EMC工程师,对设备性能进行测试和评估按照ANSI / IEEE标准IEC,美国军方和UL,逢EPRI系统兼容性测试用于EPRI的协议。他在美国空军服役手册电子战和组件专家,解决硬件和软件问题。他在过载保护进行研究,电力线过滤器,屏蔽效能和电磁干扰。菲普斯先生是测试计划的作者和合作者,协议和研究论文发表在国际电能质量和EMC会议。他进行了大量的电能质量和EMC会议,培训课程和实地调查。最近,他完成了志愿工作在开发一个新的主席电力线过滤器,EMC标准IEEE 1560。
菲利普·f·还有Keebler进行了系统的兼容性研究个人电脑、照明、医疗设备和互联网数据中心设备。照明任务与描述电子荧光和磁性HID镇流器、电子荧光和HID镇流器干扰,电子荧光和他的镇流器故障、电子荧光和HID灯故障。他起草测试协议和性能标准SCRP PQ和EMC相关任务。还有Keebler先生也管理EPRI EMC小组,EMC网站进行调查,最终用途设备进行电磁兼容测试,EMC进行审计和EMI问题确定解决方案。他从动服务编辑器开发一种新的电源EMC标准过滤器,IEEE 1560。