Экранирование и борьба с наводками

0 2399
0

Экранирование и борьба с наводками Приемопередающая любительская аппаратура работает в достаточно мощных электромагнитных полях. Это и поля рассеяния неэкранированных силовых трансформаторов, установленных, как правило, на шасси аппаратуры, и электромагнитные поля передающих трактов, излучение которых, наведенное на предварительные каскады, вызывает нелинейные эффекты и самовозбуждение, расширяющие спектр выходных сигналов, что чаще всего приводит к появлению помех на диапазоне и к TVI.

Желание использовать красивый, долговечный, легкий по весу и простой в обработке, обладающий большой электропроводностью, не поддающийся коррозии материал для шасси и корпуса аппаратуры вынуждает конструктора применять алюминий и его сплавы. Однако доступность и цена алюминия явно оставляют желать лучшего.
В промышленности давно и успешно используется мягкая сталь. Благодаря технологиям штамповки, гофрирования, точечной сварки и оксидирования (анодирования)из тонких листов стали изготавливаются достаточно прочные шасси и корпуса, а соединения с корпусом осуществляются сваркой или пайкой с использованием специальных флюсов или путем специальных луженых лепестков, прикручиваемых или приклепываемых к шасси.

 

Вес аппаратуры, выполненной с использованием тонкой стали, лишь ненамного превышает вес «алюминиевой», обладающей такой же прочностью.

В аппаратуре самыми уязвимыми для наводок местами являются компоненты с сосредоточенными параметрами, особенно катушки индуктивности, используемые, например, в генераторах. Наведенное на катушку электромагнитное поле вызывает в генераторах паразитную модуляцию выходного сигнала, которую обычными средствами подавить невозможно.

В свое время, изрядно помучившись с устранением фона переменного тока в ламповом трансивере UW3DI (который до сих пор еще «в моде»), я пришел к выводу, что фон наводится на катушку ГПД с силового трансформатора, имеющего Ш-образный сердечник. Такой трансформатор имеет большое поле рассеяния. Ситуацию усугубляет модная ныне экономия на меди: пониженное количество витков первичной обмотки, что приводит к повышению тока холостого хода. Это, в свою очередь, приводит к неоправданному нагреву силового трансформатора, снижению его надежности и увеличению поля рассеяния.

Катушка ГПД, конечно же, имела экран, но он был алюминиевым. В процессе экспериментов спаянный из тонкой белой жести экран без верхней крышки дал положительный эффект (фон уменьшился). Затем мне на глаза попалось (случайно или нет) реле типа РПС-5. Живо заинтересовавшись его «одежкой», я снял с реле крашеный защитный кожух-экран и обнаружил, что он притягивается магнитом. Кроме всего прочего, экран имел медное покрытие и фланцевое квадратное крепление. «Лишней» оказалась лишь высота экрана. Чтобы ее уменьшить, пришлось аккуратно, сделав разметку, вращая кожух, шлице- резкой отпилить верхнюю его часть, выпрямить ее легкими ударами молотка на наковальне, вырезать из нее круг с миллиметровым перекрытием отверстия отпиленной нижней части экрана (отчертить, прямо приложив будущий экран катушки ГПД стороной спила к плоскости рихтованной отпиленной части), подогнав друг к другу экран и его крышку вплотную, зачистив поверхность у соединения, залудить и спаять компоненты, выступающую часть крышки по окружности спилить напильником. Экран затем можно покрасить, но нижняя часть фланца, прилегающая к шасси, должна быть облужена (для устранения большой электрохимической разности потенциалов между медным покрытием стального экрана и алюминием шасси). Соединение экранируемой катушки со схемой ГПД осуществлялось через отверстие в боковой стенке экрана.

Изготовленный экран позволил подавить фон переменного тока, присутствовавший в сигнале передатчика трансивера, хотя, если подойти к этому строго, для полной электромагнитной экранировки была необходима крышка из такого же материала, как экран, положенная на алюминиевое шасси внизу экрана и соединенная с ним.
Порой для уменьшения фона частотой 50 Гц в аппаратуре достаточно в определенных местах (определяются экспериментально) расположить полоски из стали (такое решение оказалось эффективным, например, в конструкции трансивера «Урал-84″). Стальная полоска, прикрепленная к боковой стенке шасси трансивера, позволила значительно подавить фон с частотой 50 Гц. Другие методы (даже полное экранирование белой жестью силового трансформатора, намотанного на тороидальном сердечнике, но расположенного на одном шасси с трансивером) положительных результатов не дали.

Шасси аппаратуры предназначено не только для размещения элементов схемы, но также должно служить экраном для «несовместимых» полей внутри аппаратуры (т.е. должны быть предусмотрены экранированные отсеки) и частично защищать от электромагнитных наводок извне и излучения наружу. Окончательную изоляцию аппаратуры от внешнего электрического и магнитного полей призван обеспечивать корпус. Порой радиолюбитель недоумевает: «Откуда идет «завязка»? Ведь корпус полностью закрыт (даже отверстия для охлаждения, и те миллиметровые), применены качественная антенна и заземление, а передатчик работает нестабильно». Все дело в том, что для магнитного поля алюминиевый корпус аппарата «полупрозрачен», и доступ к аппаратуре, особенно при близком расположении антенн магнитного типа (например, «рамок» на подоконнике), для нежелательных наводок обеспечен.

Промышленная аппаратура с, казалось бы, тонким стальным корпусом обеспечивает достаточно хорошую изоляцию ее «внутренностей» от внешних воздействий, которые «ощущаются» как на прием, так и на передачу. Эксперимент, проведенный в моем присутствии RA9LAP с фирменным приемо-передатчиком репитера, полностью подтверждает написанное. При снятии крышки приемо-передатчика приемный канал забивался помехами от близлежащей транковой, цифровой и телевизионной аппаратуры, а передающий содержал «цифровые всплески», значительно увеличивающие уровень шума и помех в репитерном приемном канале. Стоило закрыть крышку, и наступала идиллия…

Не пора ли переходить на стальные конструкции? Все ведет к этому: и желание защитить аппаратуру не только от электрических, но и от магнитных наводок (сталь обеспечивает такую защиту), и дефицит алюминия, и высокие цены на него.

В свое время, еще школьником, в сельской глубинке мне приходилось гнуть шасси из кровельного железа толщиной 1 мм, ну, а для более солидной конструкции 22-лампового радиоприемника пришлось использовать стальную дверь от башенного крана. Уже тогда мне удалось значительно подавить сетевой фон, в отличие от ребят, которые изготовляли аппаратуру на фанерных (деревянных) или алюминиевых (из «развернутых» кастрюль) шасси.

Модная опайка СВЧ блоков полосами из посеребренной (луженой) меди (латуни) имеет ту же негативную сторону: хорошо экранирует устройство от электрического поля и не экранирует от магнитного. Более правильным решением здесь было бы применение луженой жести — это дешевле и эффективнее. Кроме того, можно установить второй экран, вдобавок к электрическому—магнитный. Оптимальным решением может стать анодирование стали медью, которую потом можно и посеребрить.

Радиолюбителям, работающим над улучшением характеристик радиоаппаратуры, не следует забывать о существовании магнитного поля и применять соответствующие экраны, причем, чем мощнее поле наводки и ниже частота, тем толще должен быть материал экрана, чем выше частота, тем меньше должно быть количество отверстий в нем и их величина. Толщина материала также играет роль, иногда — в не совсем обычном аспекте. Так, изготовив усилитель мощности на лампе ГИ-14Б на 2-метровый диапазон, я стал его «обшивать». На верхнюю крышку корпуса нашел только «дюральку» толщиной 0,8 мм, привернул ее несколькими винтами по краям и, как всегда, с бьющимся сердцем, включил усилитель и вышел в эфир. Уже первый мой корреспондент отметил «неважный» тон CW сигнала передатчика. Довольно тщательная проверка ничего не дала. Задумался, начал анализировать и нашел! Оказывается: во всем был виноват… оконный вентилятор «АИСИ», укрепленный на задней стенке усилителя и предназначенный для воздушного охлаждения лампы. Он имел повышенную вибрацию. Он него вибрировала тонкая крышка корпуса, в такт изменяя емкость корпуса относительно анодного радиатора ГИ-14Б и модулируя сигнал. Большим количеством винтов по пересекаемым крышкой экранам усилителя и периметру крышки мне удалось минимизировать эффект, но об этом не нужно забывать: необходимо изготавливать шасси и корпус таких устройств из достаточно толстых материалов.
Пользуясь случаем, хотелось бы упомянуть еще об одном обстоятельстве. Радиолюбитель, особенно участвующий в соревнованиях, всегда склонен иметь про запас «козырь», и очень часто, вместо мастерства, им оказывается повышенная выходная мощность передатчика. Однако она может стать опасной для человеческого организма. Образно выражаясь, такой участник соревнований сидит в микроволновой печи, включая и выключая ее в такт с излучаемым сигналом. Что происходит с продуктами в такой печи, мы знаем и уповаем на то, что в нашем случае вся мощность передатчика «уходит» в антенну. Это далеко не так. Небольшое отклонение КСВ от единицы при перестройке по диапазону приводит к излучению ВЧ мощности вблизи передатчика. Высчитайте в процентном отношении и возьмите эту часть, отнимите от тех киловатт, которые закачиваются в антенну.

Многие радиолюбители и не подозревают о том, что облучаются неэкранированными снижениями антенн. Так, работая на «открытую» антенну на передатчике ПСК-0,25 на «коллективке» UK9LAA областного клуба ДОСААФ в соревнованиях, мы в свое время обнаружили, что у сменного оператора идет носом кровь. На смену пришел я, со мной история повторилась и заставила задуматься, что следует отказаться от «открытой» антенны. Самодельная (вроде бы, закрытая) аппаратура имеет «прозрачные» для радиоизлучений места (например, измерительные головки, шкалы, патрончики под лампы, устанавливаемые на передних панелях, отверстия под вентиляторы, продольные вентиляционные отверстия и щели в стыках конструкций корпусов, обусловленные наличием небольшого количества крепежных винтов крышек, их деформацией и повышенным сопротивлением в местах контакта) даже для электрической составляющей поля, а что касается темы нашей статьи, весь корпус, выполненный из немагнитного материала, для магнитной составляющей поля «полупрозрачен».

В.Беседин, UA9LAQ


Источник | Опубликовал: RD3AVG


и поделитесь с друзьями в соц сетях:


Добавить комментарий

Похожие новости