|
129 открытый доступ в зону. Во-первых, отверстия можно закрыть проволочной сеткой достаточной проводимости, так что отверстия будут эффективно закорочены. Этот метод требует тщательного заземления краев сетки, обеспечивающего малое сопротивление, т.к. эффективность экранирования сетки высокочувствительна к этому параметру. Вторым доступным методом является использование принципа «волновода с предельным затуханием». Он заключается в увеличении глубины отверстия (обычно рекомендуется отношение глубины к диаметру порядка 3:1) и основывается на неспособности таких структур поддерживать распространение волн в условиях, когда длина волны в свободном пространстве более, чем в два раза превышает поперечный размер волновода. Конечно, если применяется такой вариант, то отверстие уже не должно использоваться в качестве подходящего пути для введения в зону кабеля. Наконец, т.к. прямое проникновение электромагнитной энергии через отверстия обычно невелико, основным связующим механизмом является здесь возбуждение индуктивности внешними токами. Следовательно, отверстия в экранах следует делать в отдалении от областей, в которых возможно образование высокой плотности тока за счет внешнего ЭМП. Более того, поскольку результирующие связанные магнитные поля концентрируются вблизи отверстия, то отделение от отверстия проводников, проводящих контуров и других элементов также поможет снизить разрушающее воздействие ЭМП. Для защиты соединений необходимо использовать те же меры, что и при защите отверстий. Проблема, однако, упрощается, если соединение делается неразъемным, т.к. в этих случаях соединение может быть сварено сплошным швом. Этого обычно достаточно для обеспечения приемлемого уровня защиты. В тех случаях, когда соединение необходимо сделать разъемным, оно должно либо свинчиваться, либо состыковываться. Это обуславливает наличие у соединения проходного импеданса (сопротивления), близкого к его контактному сопротивлению, благодаря которому может осуществляться проникновение. Паразитные емкости могут вызывать внутренний ток даже при использовании схемы заземления в одной точке, схемы, являющейся наиболее эффективной для обеспечения хорошей защиты от ЭМП. Следовательно, для защиты соединений необходимо обеспечивать возможно более низкий проходной импеданс. Для получения низкого проходного импеданса у соединений надо выполнять ряд требований. В первую очередь необходимо обеспечение хорошего перекрытия соединений и фиксации соединяемых частей в возможно более плотном контакте. Кроме того, необходимо обеспечить химическую устойчивость контактирующих поверхностей, совместность по конфигурации и шлифовке, и, наконец, металл должен быть достаточную толщину, чтобы избежать коробления. В тех случаях, когда соединение оказывается неплотным, использование проводящей прокладки может несколько улучшить слабую высокочастотную защиту. Однако эта процедура обычно сопровождается уменьшением эффективности низкочастотной экранировки. Теперь, наконец, рассмотрим то, что, вероятно, является наиболее важной опасностью для экранирующей целостности БЦВМ, а именно проблемы, связанные с кабельными соединениями. В условиях, когда нельзя избежать значительной сети кабельных соединений, прямое воздействие ЭМП неизбежно. Хотя защита кабелей является многоплановым процессом, в нем можно выделить три основных метода: а) расширение общего объема зонирования за счет экранирования входных кабелей; |
125 предлагаемых действий, рассмотрим как воздействие ЭМИ, так и требования и методы, используемые для защиты от него. Методы защиты от воздействия ЭМИ Метод, который чаще всего используется для защиты системы от ЭМИ, заключается в группировке всех чувствительных элементов и цепей данной системы по областям с контролируемым уровнем электромагнитного излучения, причем контролируемый уровень зависит от требований элементов. Каждая их этих областей называется затем зоной, а весь метод зонированием. Из приведенного видно, что зонирование в своей основе заключается в создании экранированных объемов Роль экранов выполняют армированные сталью сооружения, систем трубопроводов и т.д. Хотя такие экраны могут и не удовлетворять всем требованиям зонирования, они, конечно, значительно уменьшают воздействие ЭМИ, и разумное их использование может значительно сэкономить затраты и усилия. Конечно, необходимо помнить, что, поскольку эти участки считаются зонами, к ним надо и относиться соответственно, используя не только описанные методы, но и контролируя в дальнейшем любые нежелательные изменения, которые могут вноситься пользователями. Кроме того, само собой разумеется, что любая аппаратура, с которой приходится работать вне этих зон, должна быть защищена отдельно. Проектирование защищенных зон При проектировании защищенной зоны, будь то экранированное помещение или корпус аппаратуры, необходимо подходить к этому вопросу с двух сторон. Во-первых, надо обеспечить достаточную эффективность экранирующих свойств металлической оболочки зоны и, во-вторых, целостность экранирования по всей границе раздела. Поскольку первая часть задачи обычно легко выполнима, дальнейшее рассмотрение будет в основном касаться второй части на способы контроля отверстий соединений и мест прохождения кабеля. Существует ряд способов, с помощью которых можно осуществить экранирование отверстий без существенного ущерба для возможности осуществлять открытый доступ в зону. Во-первых, отверстия можно закрыть проволочной сеткой достаточной проводимости, так что отверстия будут эффективно закорочены. Этот метод требует тщательного заземления краев сетки, обеспечивающего малое сопротивление, т.к. эффективность экранирования сетки высокочувствительна к этому параметру. 126 Вторым доступным методом является использование принципа «волновода с предельным затуханием». Он заключается в увеличении глубины отверстия (обычно рекомендуется отношение глубины к диаметру порядка 3:1) и основывается на неспособности таких структур поддерживать распространение волн в условиях, когда длина волны в свободном пространстве более, чем в два раза превышает поперечный размер волновода. Конечно, если применяется такой вариант, то отверстие уже не должно использоваться в качестве подходящего пути для введения в зону кабеля. Наконец, т.к. прямое проникновение электромагнитной энергии через отверстия обычно невелико, основным связующим механизмом является здесь возбуждение индуктивности внешними токами. Следовательно, отверстия в экранах следует делать в отдалении от областей, в которых возможно образование высокой плотности тока за счет внешнего ЭМИ. Более того, поскольку результирующие связанные магнитные поля концентрируются вблизи отверстия, то отделение от отверстия проводников, проводящих контуров и других элементов также поможет снизить разрушающее воздействие ЭМИ. Для защиты соединений необходимо использовать те же меры, что и при защите отверстий. Проблема, однако, упрощается, если соединение делается неразъемным, т.к. в этих случаях соединение может быть сварено сплошным швом. Этого обычно достаточно для обеспечения приемлемого уровня защиты. В тех случаях, когда соединение необходимо сделать разъемным, оно должно либо свинчиваться, либо состыковываться. Это обуславливает наличие у соединения проходного импеданса (сопротивления), близкого к его контактному сопротивлению, благодаря которому может осуществляться проникновение. Паразитные емкости могут вызывать внутренний ток даже при использовании схемы заземления в одной точке, схемы, являющейся наиболее эффективной для обеспечения хорошей защиты от ЭМИ. Следовательно, для защиты соединений необходимо обеспечивать возможно более низкий проходной импеданс. Для получения низкого проходного импеданса у соединений надо выполнять ряд требований. В первую очередь необходимо обеспечение хорошего перекрытия соединений и фиксации соединяемых частей в возможно более плотном контакте. Кроме того, необходимо обеспечить химическую устойчивость контактирующих поверхностей, совместность по конфигурации и шлифовке, и, наконец, металл должен быть достаточную толщину, чтобы избежать коробления. В тех случаях, когда соединение оказывается неплотным, использование проводящей прокладки может несколько улучшить слабую высокочастотную защиту. Однако эта процедура обычно сопровождается уменьшением эффективности низкочастотной экранировки. т Защита кабельных соединений Теперь, наконец, рассмотрим то, что, вероятно, является наиболее важной опасностью для экранирующей целостности зоны, а именно проблемы, связанные с кабельными соединениями. В условиях, когда нельзя избежать значительной сети кабельных соединений, прямое воздействие ЭМИ неизбежно. Хотя защита кабелей является многоплановым процессом, в нем можно выделить три основных метода: а) расширение общего объема зонирования за счет экранирования входных кабелей; б) защита вводов путем использования автоматических переключающих устройств (т.е. защитных разрядников) и/или фильтров на каждом кабельном проводе; в) использование непроводящих носителей информации, таких, как оптические волокна (световоды). Расширение зонирования это хороший способ улучшения экранирования кабелей, т.к. то, что было сказано в отношении зонирования (например, защита отверстий, соединений и т.д.) относится также и к экранированию. Например, экран, соединяющий две экранированных зоны посредством двух соединителей с полностью закрытыми стыками. Это превращает всю систему в единую замкнутую зону, в которой экраны, соединители и все стыковочные узлы являются единым целым. Следовательно, экран должен выбираться с не меньшей тщательностью, чем соединители и остальные устройства. При выборе экранов определяющим электрическим показателем в данном случае является проходной импеданс, приходящийся на единицу длины. Эта величина связывает поперечное электрическое поле, индуцируемое на внутренней поверхности экрана, с полным током, протекающим на внешней поверхности, и, следовательно, составляет непосредственную меру эффективности экрана. При низких частотах проходные полные сопротивления типичных кабельных экранов соответствуют электрическому сопротивлению, приходящемуся на единицу длины экрана. При увеличении частоты проявляется скин-эффект, и величина проходного импеданса начинает падать, либо непрерывно, как в случае со сплошными экранами, либо до тех пор, пока не начинается индуктивное проникновение, например, через щели или экранирующую оплетку. Для улучшения характеристик оплеточных экранов в качестве оплетки применяются ферромагнитные материалы. За счет повышенного скин-эффекта в этих материалах, такие экраны могут иметь высокий проходной импеданс. Однако, при всех |