Здания, массивные строительные сооружения без особых мер защиты ослабляют  внешние поля на 6-10 дБ, железобетонные со сваренной стальной арматурой - до 25-30 дБ.

     Для обеспечения экранирующих свойств  корпусов, кабин и помещений часто неизбежные вводы, щели, стыки стен, дверные проемы и другие элементы, прозрачные для высокочастотного излучения, уплотняются. Соответствующие уплотнения должны гарантировать непрерывность вихревых токов, индуктированных полем. Поэтому они должны быть изготовлены из хорошо проводящих и механически формируемых материалов, достаточно устойчивых к функционально обусловленным воздействиям и окружающим условиям, обладать по возможности малым контактным сопротивлением с соприкасающимися металлическими конструктивными элементами.

     Находят применение и другие уплотняющие материалы и изделия:

эластомеры  с добавками, обеспечивающими достаточную  электропроводность, на основе силанового каучука в виде пластик кольцевых шнуров, трубок. В качестве наполнителей используют углерод, никелевые или серебряные частицы, посеребренный медный, никелевый или стеклянный порошок, посеребренную алюминиевую пудру; полностью металлические плетеные изделия в форме чулка, круглых или прямоугольных прокладок, двойных прокладок с эластомерным сердечником или без него для уплотнения, например, прикрепляемых болтами крышек, стенок корпуса; проволочные оплетки, пропитанные эластомером, например, для уплотнений электрических соединений; пластины из силиконового каучука, содержащие перпендикулярно расположенные к поверхности металлические нити; пружинящие устройства из бериллиевой бронзы для уплотнения дверей; проводящие технологические добавки для улучшения переработки пластмассы и клея.

4. Экранирование приборов  и помещений

     Металлические корпусы электронных устройств  обеспечивает определенную защиту от проникновения из окружающего пространства в него электромагнитных помех. Однако неизбежные разрезы, швы, отверстия для кабелей и вентиляции сильно снижают их экранирующее воздействие. В корпусах, удовлетворяющих требованиям электромагнитной совместимости, этот недостаток должен быть устранен. Соответствующие конструкции обеспечивают сплошное гальваническое соединение всех стенок прибора, с применением подходящих уплотнений, например проволочных плетеных прокладок. Приборные шкафы имеют непрерывные коррозионно-стойкие контактные поверхности, с которыми по всему периметру дверей соприкасаются пружинные контакты из бериллиевой бронзы, причем специальная система обеспечивает одинаковую силу прижатия пружин по всему периметру двери. Отвод тепла из шкафов осуществляется через отверстия или через жалюзи в стенках. Электрические соединения с внешними устройствами осуществляются исключительно при помощи разъемов. Иным образом внутрь шкафа нельзя вводить кабели. При этом коэффициент затухания достигает 40-100 дБ в диапазоне частот от 30 МГц до 1 ГГц.

     Эффективное экранирование электронных приборов, с пластмассовыми корпусами (компьютеров, радиопереговорных устройств, измерительных приборов, мониторов и др.) достигается применением металлических нитей в связующем материале или металлизацией поверхности корпуса. В таблице 1 приведены значения поверхностных сопротивлений,  достигаемых при различных способах нанесения покрытий.

Таблица 1. Толщина слоя и поверхностное сопротивление экранирующих покрытий пластмассовых корпусов

     На рис. 4 показаны значения достижимого коэффициента затухания в зависимости от частоты при различных способах нанесения покрытий. На рис. 5 приведены зависимости коэффициента затухания настольного компьютера с пластмассовым корпусом с нанесенным защитным покрытием и без него от частоты. Коэффициент затухания, равный 60 дБ, достигается в диапазоне частот 30-1000 МГц.

     Обеспечение электромагнитной совместимости, создание условий измерений и испытаний приборов без помех, как и аспекты обеспечения надежности данных, требуют во многих случаях электромагнитного экранирования помещений. Примерами этого являются:

     испытательные помещения и лаборатории для  средств связи, измерений, автоматизации и техники высоких напряжений;

     измерительные помещения для научных исследований и службы метрологии;

     медицинские диагностические и терапевтические  кабинеты в больницах;

     вычислительные  центры на промышленных предприятиях, банках и многих других гражданских и военных организациях.

       В последнем случае речь идет не только о защите вычислтительной техники от помех, но и о том, чтобы ограничить распространение компрометирующего электромагнитного излучения и тем самым исключить возможность подслушивания секретной информации.

     Современные экранирующие устройства помещений  выполняются по модульному принципу. При этом техническая задача состоит в том, чтобы для всего защищаемого помещения создать однородную проводящую отражающую электромагнитное излучение оболочку. Важнейшими элементами для реализации этого являются;

     экранирующие  модули для стен и потолков (стальные листы, стальная и медная фольга для  болтового или сварного соединения);

     двери, ворота и тамбуры с высокочастотным  уплотнением; внутренние и внешние  окна помещений с демпфирующими высокочастотными свойствами;

     сотовые каминные элементы для каналов кондиционирования воздуха;

     полые вводы для световодов;

     электрические фильтры для системы электрообеспечения, линий передачи данных, коммуникаций и управления, предотвращающие как поступление, так и выход помех, обусловленных гальванической связью.

     При тщательном выполнении экранирования  помещений коэффициент затухания достигает 80-100 дБ в диапазоне гигагерц.

По условиям обеспечения безопасности (защиты от напряжения прикосновения) корпусы приборов и экраны помещений заземляются в определенных точках.

5. Экраны кабелей

     Кабельные экраны предназначены для снижения влияния напряжений помех на кабели и излучений помех кабелями и  проводами, а также для того, чтобы обеспечить развязку помехосодержащих и чувствительных к помехам проводов при их прокладке в общих кабельных троссах, каналах или жгутах, если это необходимо по каким-либо внешним условиям.

       В неэкранированных линиях, сетевых проводах, линиях передачи данных, коммуникационных и измерительных линиях, проводах регулирования и управления из-за электрического поля Е может создаваться поперечное (противофазное) напряжение Uq, а под воздействием магнитного поля Н - продольное (синфазное) напряжение U_i (рис. 6, в).

     Кабельные экраны из хорошо проводящих материалов (медные или алюминиевые оплетки) позволяют ослабить эти напряжения, однако при этом существенную роль играет заземление экрана. Бели экран заземлен только с одной стороны, то снижается поперечное напряжение, вызванное полем Е, вследствие байпасного действия экрана (Uq’< Uq). На первый взгляд, все равно, заземлен ли экран слева или справа (рис. 6, б). При двустороннем заземлении экрана (рис. 6, в) возникает замкнутый контур, в котором при изменении магнитного поля Н во времени индуктируется ток I. Продольное напряжение при этом уменьшается (U'_I = Z_KI < U_I, где Z_K - комплексное полное сопротивление связи экранированного кабеля).

     Если затухание в одном экране недостаточно, используют два экрана, наложенные друг на друга и изолированные один от другого. При этом вновь возникает вопрос, как заземлить внутренний экран. При двустороннем заземлении (рис. 6, г) продольное напряжение:

 

     

Рис. 6. Воздействие экранов кабелей:

а — неэкранированный кабель; б — одностороннее заземление экрана; в — двустороннее заземление экрана; г — кабель с двойным экраном и двусторонним заземлением внутреннего экрана; д — кабель с двойным экраном и односторонним заземлением внутреннего экрана. 

     А при одностороннем заземлении (рис. 6, д):

 

     В этих уравнениях L представляет собой индуктивность соединения, а С - емкость между экранами, ZKa и ZKi - комплексные полные сопротивления внутреннего и внешнего экранов соответственно.

     Сравнение (5.1) и (5.2) позволяет сделать следующие выводы. Двусторонне заземленный внутренний экран при низких частотах не оказывает сильного экранирующего действия, так как практически параллельно соединены ZKa и ZKi. А при высоких частотах (|jwL|»| ZKa + ZKi|) имеет место значительно лучшее экранирование, чем при одном экране. При одностороннем заземлении внутреннего экрана картина обратная.

     Для того чтобы полностью использовать возможности кабельных экранов, необходимо соблюдать следующие правила:

     — обычные экраны и внешние оболочки двойных экранов должны иметь на обоих концах хорошие контакты с корпусами приборов;

     — внутренний экран в зависимости от частоты поля помехи следует заземлять с одной стороны или с обеих сторон;

     — внешний экран нельзя вводить внутрь прибора или там заземлять, так как при этом могут частично утрачиваться экранирующие свойства корпуса.

     Отметим, что экранирование кабелей служит также и для того, что бы снизить влияние разности потенциалов между точками заземления корпусов приборов, связанных кабелями.  
 
 
 

6. Краткие сведения  об оценке ЭМО

     В реальности экранирование аппаратуры обычно обеспечивается железобетонными конструкциями зданий, металлическими корпусами шкафов, стоек, ячеек и т.п. Эффективность экранирования магнитного поля быстро возрастает с ростом частоты, и на частотах молниевого импульса оно является одним из основных методов снижения уровня магнитного поля (поскольку без экранирования при токах молнии порядка 100 – 200 кА поле будет оставаться опасным для аппаратуры на расстояниях до 30 – 50 метров от основания молниеотвода). При применении методов имитационного моделирования тока, имитирующий влияющий ток молниевого разряда, составляет обычно не более 1А. В этом случае ферромагнитные элементы экранов не достигают порога насыщения. Поэтому оценка эффективности экранирования, полученная с помощью имитационного моделирования, оказывается завышенной. Для получения реалистичной оценки характеристик экранирования был разработан следующий подход.

      При расчёте величины магнитного поля, создаваемого током молнии, внутри экранированного объёма учитываются  следующие особенности:

     • Ток молнии способен создавать магнитные поля величиной до сотен кА/м (в зависимости от расстояния до молниеприёмника и наличия экранов) при том, что аппаратура гарантированно выдерживает, как правило, не более 1 кА/м.

     • При протекании тока молнии даже на расстоянии 10-15 метров от электронной аппаратуры, защищённой экраном, происходит насыщение ферромагнитного материала стенок экрана (например  Нкоэрцетивная~700 А/м для некоторых марок стали). Магнитная проницаемость материала экрана снижается до единицы, тем самым эффективность экранирования резко падает.