Особенности формирования электромагнитных экранов

При конструировании и изготовлении электромагнитных экранов из волокнистых материалов в качестве несомненного преимущества можно считать высокую технологичность подобных изделий, которая совместно с высокой производительностью современного вязального оборудования и относительно невысокой стоимостью, как исходного сырья, так и процесса производства, обусловливает перспективность использования технологии машинного вязания полотен (трикотажа) для создания гибких конструкций экранов и поглотителей ЭМИ [1-3]. Особенности трикотажной технологии позволяют создавать конструкции, имеющие повышенную прочность, износостойкость, воздухопроницаемость и другие технологические и эксплуатационные преимущества.

Готовое полотно образуется соединением петель, полученных из нитей.

Тип, с которым переплетается трикотаж, связан с тем, какова форма, размеры, расположение петель и связи среди них и представляет собой один из весьма существенных факторов, которые характеризуют структуру трикотажа и его характеристики. От того, какой тип переплетений,

определяются свойства прочности, растяжимости, упругости, толщины, веса полотна и некоторые другие механические и физические свойства.

Трикотажная технология характеризуется большим разнообразием возможных переплетений, позволяющих создавать полотна с объемными и пространственно-распределенными рисунками в широком интервале размеров и толщин.

Преимущества технологии машинного вязания заключается в возможности формирования определенной пространственной структуры в едином технологическим цикле, в то время когда для тканых или нетканых полотен необходимо введение дополнительных технологических операций.

Одним из наиболее широко распространенных технологических решений создания гибких электромагнитных экранов и защитной одежды является использование в структуре полотен материалов, обладающих высокой проводимостью и эффективностью экранирования: металлов. Металлические рисунки могут формироваться различными способами, такими, как использование металлических порошков, дисперсных металлосодержащих паст, красок и т.д., однако наиболее простой метод изготовления экранирующих материалов - формирование проводящих структур с помощью металлических проводников в виде комплексных нитей или микропровода.

Пространственная конфигурация проводящего материала [4-6] в полотне формируется прокладыванием его вместо одной или нескольких нитей, заправленных в нитеводы трикотажно-вязальной машины. Этот способ используется для изготовления полностью металлических сеток, которые применяются в качестве отражающих элементов конструкций экранов, а также антенной техники, однако такие конструкции недолговечны при многократном изгибании.

Исследования экранов связаны с измерением эффективности экранирования, т. е. с измерением напряженности электрической и магнитной составляющей электромагнитного поля в одной и той же точке экранируемого пространства [7, 8] до и после установки экрана. Установлено, что трикотажные полотна с микропроводом подавляют ЭМИ радиочастотного диапазона в основном за счет отражения электрической составляющей электромагнитного поля [9, 10], что соответствует теоретическим представлениям о принципе действия сетчатых металлических экранов.

Максимальное значение эффективности экранирования в радиочастотном диапазоне не превышает 30 дБ вне зависимости от материала используемого микропровода, а применение таких материалов ограничено достаточно узкой полосой рабочих частот, в которой характеристики достаточно стабильны.

Немонотонная зависимость эффективности сетчатых экранов от частоты обусловливается в первую очередь влиянием индуктивности проводов и емкостными взаимосвязями между ними, что увеличивает

реактивную составляющую сопротивления проводников. При повышении частоты вклад реактивного индуктивного сопротивления в общее сопротивление провода оказывается значительно больше активной части. Однако на эффективность экрана дополнительно оказывают влияние уменьшение переходных емкостных сопротивлений между проводами и поверхностный эффект.

На СВЧ значительное влияние начинают оказывать геометрические размеры ячеек в сетке и заполненность ее металлическим материалом. При приближении длины волны к размерам отверстий в экране каждое из них становится излучателем, а эффективность сетки стремится к нулю. При этом повышение плотности сеток (уменьшение размеров промежутков между проводниками) позволяет увеличить эффективность экранирования, однако приводит к повышенной материалоемкости и ухудшает механические характеристики экранов.