RU2541225C2 - Protection device for computer technology facilities against electromagnetic interference - Google Patents

Protection device for computer technology facilities against electromagnetic interference Download PDF

Info

Publication number
RU2541225C2
RU2541225C2 RU2013129163/08A RU2013129163A RU2541225C2 RU 2541225 C2 RU2541225 C2 RU 2541225C2 RU 2013129163/08 A RU2013129163/08 A RU 2013129163/08A RU 2013129163 A RU2013129163 A RU 2013129163A RU 2541225 C2 RU2541225 C2 RU 2541225C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
polymer
layer
waveguides
wave
transcendental
Prior art date
Application number
RU2013129163/08A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013129163A (en
Inventor
Алексей Аркадьевич Двилянский
Наталья Анатольевна Сафронова
Александр Алексеевич Корнилов
Александр Владимирович Субботенко
Иван Владимирович Иванов
Original Assignee
Государственное казенное образовательное учреждение высшего профессионального образования Академия Федеральной службы охраны Российской Федерации (Академия ФСО России)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное казенное образовательное учреждение высшего профессионального образования Академия Федеральной службы охраны Российской Федерации (Академия ФСО России) filed Critical Государственное казенное образовательное учреждение высшего профессионального образования Академия Федеральной службы охраны Российской Федерации (Академия ФСО России)
Priority to RU2013129163/08A priority Critical patent/RU2541225C2/en
Publication of RU2013129163A publication Critical patent/RU2013129163A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2541225C2 publication Critical patent/RU2541225C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: invention is referred to the sphere of protection against electromagnetic interference (EMI) and may be used for protection of computer technology facilities (CTF) of information and communication systems against impact of external and stray electromagnetic radiation (SEMR). A multilayer honeycomb straightener is used with fabrication inhomogenuities made in the form of hollow rectangular prisms with cross-section shaped as staggered regular hexagons and of radar absorbent composite materials.
EFFECT: higher screen factor.
3 dwg

Description

Изобретение относится к области защиты от электромагнитных излучений (ЭМИ) и может быть использовано для защиты средств электронно-вычислительной техники (СЭВТ) объектов инфокоммуникационных систем от воздействий внешних и побочных электромагнитных излучений (ПЭМИ) СЭВТ.The invention relates to the field of protection against electromagnetic radiation (EMR) and can be used to protect means of electronic computer technology (EECS) of objects of infocommunication systems from the effects of external and secondary electromagnetic radiation (PEMI) EECS.

Известен «Многослойный электромагнитный экран» (патент RU 85267 U1, Опубликовано: 27.07.2009), представляющий собой многослойный электромагнитный экран, содержащий два размещенных снаружи плоских экранирующих слоя, каждый из которых выполнен из листовой магнитомягкой изотропной стали, и размещенный между ними, по меньшей мере, один объемный экранирующий слой в виде стальной прямоугольной решетки, выполненной с возможностью функционирования ее ячеек в качестве запредельных волноводов по отношению к основной гармонике частоты экранируемого поля, что позволяет осуществлять защиту от низкочастотных ЭМИ.The well-known "Multilayer electromagnetic screen" (patent RU 85267 U1, Published: July 27, 2009), which is a multilayer electromagnetic screen containing two externally arranged flat shielding layers, each of which is made of sheet magnetically soft isotropic steel, and placed between them, at least at least one volumetric shielding layer in the form of a rectangular steel grating made with the possibility of its cells functioning as transcendental waveguides with respect to the fundamental frequency harmonic of the screened field I, which allows protection against low-frequency EMP.

Недостатком данного экрана является относительно низкий коэффициент экранирования.The disadvantage of this screen is the relatively low shielding coefficient.

Наиболее близким по технической сущности и выполняемым функциям является «Устройство для защиты от электромагнитного излучения» (патент RU 100338 U1, Опубликовано: 10.12.2010), содержащее три последовательно расположенных экранирующих слоя, каждый из которых содержит ячейки, представляющие собой запредельные волноводы, причем соответствующие ячейки каждого слоя являются продолжением ячеек предыдущего слоя, а сами слои, соответственно, выполнены как «полимер-металл-полимер», при этом запредельные волноводы выполнены с сечением прямоугольной формы и объединены в сотовые решетки. Это устройство принято за прототип.The closest in technical essence and the functions performed is the "Device for protection against electromagnetic radiation" (patent RU 100338 U1, Published: December 10, 2010), containing three shielding layers arranged in series, each of which contains cells that are transcendental waveguides, the corresponding the cells of each layer are a continuation of the cells of the previous layer, and the layers themselves, respectively, are made as "polymer-metal-polymer", while the transcendent waveguides are made with a cross section of a rectangular rmy and combined into a honeycomb lattice. This device is taken as a prototype.

Недостатком этого прототипа является относительно низкий коэффициент экранирования электромагнитного экрана, что обусловлено формой и взаимным влиянием запредельных волноводов.The disadvantage of this prototype is the relatively low shielding coefficient of the electromagnetic screen, which is due to the shape and mutual influence of transcendental waveguides.

Задачей изобретения является создание устройства защиты средств электронно-вычислительной техники от электромагнитных излучений, позволяющее получить повышение коэффициента экранирования.The objective of the invention is to provide a device for protecting electronic computers from electromagnetic radiation, which allows to increase the shielding coefficient.

Эта задача решается тем, что устройство защиты средств электронно-вычислительной техники от электромагнитных излучений, содержащее три последовательно расположенных экранирующих слоя, каждый из которых содержит ячейки, представляющие собой запредельные волноводы, причем соответствующие ячейки каждого слоя являются продолжением ячеек предыдущего слоя, а сами слои, соответственно, выполнены как «полимер-металл-полимер», запредельные волноводы выполнены в виде полых прямых призм с сечением в форме правильных шестиугольников, при этом в каждом слое указанные волноводы расположены в шахматном порядке и параллельно друг другу.This problem is solved in that the device for protecting electronic computers from electromagnetic radiation, containing three consecutive shielding layers, each of which contains cells that are transcendental waveguides, and the corresponding cells of each layer are a continuation of the cells of the previous layer, and the layers themselves, accordingly, they are made as “polymer-metal-polymer", transcendental waveguides are made in the form of hollow direct prisms with a cross section in the form of regular hexagons, while in each layer, these waveguides are staggered and parallel to each other.

Перечисленная новая совокупность существенных признаков обеспечивает возможность повышения коэффициента экранирования электромагнитного экрана за счет изменения формы ячеек и их расположения в шахматном порядке в многослойной экранирующей конструкции.The listed new set of essential features makes it possible to increase the screening coefficient of the electromagnetic screen by changing the shape of the cells and their location in a checkerboard pattern in a multilayer shielding structure.

Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностью признаков, тождественных всем признакам заявленного технического решения, отсутствуют, что указывает на соответствие заявленного устройства условию патентоспособности «новизна».The analysis of the prior art made it possible to establish that analogues that are characterized by a combination of features identical to all the features of the claimed technical solution are absent, which indicates the compliance of the claimed device with the patentability condition of "novelty".

Результаты поиска известных решений в данной и смежных областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного объекта, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из уровня техники также не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявляемое устройство соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».Search results for known solutions in this and related fields of technology in order to identify features that match the distinctive features of the claimed object from the prototype showed that they do not follow explicitly from the prior art. The prior art also did not reveal the popularity of the impact provided by the essential features of the claimed invention, the transformations on the achievement of the specified technical result. Therefore, the claimed device meets the condition of patentability "inventive step".

«Промышленная применимость» устройства обусловлена наличием элементной базы, на основе которой могут быть выполнены устройства, с достижением указанного в изобретении назначения."Industrial applicability" of the device is due to the presence of the element base, on the basis of which the devices can be made, with the achievement of the destination specified in the invention.

Заявленное устройство защиты от электромагнитного излучения поясняется чертежами, на которых показано:The claimed device for protection against electromagnetic radiation is illustrated by drawings, which show:

фиг.1 - процесс отражения и преломления электромагнитной волны, проходящей через устройство, где 1, 2, 3 - соответственно первый, второй и третий слои устройства; 4 - запредельные волноводы; δ1, δ2, δ3 - толщина соответствующего слоя устройства; I1, I2, I3, I4 - соответственно точки на границах раздела сред «воздух-полимер, полимер-металл, металл-полимер, полимер-воздух»; P1 - падающая плоская волна; Р2, Р3, Р4, P5 - волны, соответственно претерпевающие преломление в средах «полимер, металл, полимер, воздух»; Ротр1, Ротр2, Ротр3, Ротр4 - волны, соответственно отраженные в средах «воздух, полимер, метал, полимер»; E1, E2, Е3, Е4, Е5 - электрические напряженности электромагнитного поля соответствующие различным средам: «воздух-полимер-металл-полимер-воздух»; E12, Е23, Е34, E45 - электрические напряженности электромагнитного поля отраженных волн в соответствующих средах: «воздух-полимер-металл-полимер-воздух»; H1, H2, Н3, Н4, Н5 - магнитные напряженности электромагнитного поля соответствующие различным средам: «воздух-полимер-металл-полимер-воздух»; H12, Н23, Н34, Н45 - магнитные напряженности электромагнитного поля отраженных волн в соответствующих средах: «воздух-полимер-металл-полимер-воздух»;figure 1 - the process of reflection and refraction of an electromagnetic wave passing through the device, where 1, 2, 3 - respectively, the first, second and third layers of the device; 4 - transcendental waveguides; δ 1 , δ 2 , δ 3 - the thickness of the corresponding layer of the device; I 1 , I 2 , I 3 , I 4 - respectively, the points at the interfaces of the media "air-polymer, polymer-metal, metal-polymer, polymer-air"; P 1 - incident plane wave; P 2 , P 3 , P 4 , P 5 - waves, respectively, undergoing refraction in the media "polymer, metal, polymer, air"; P Otr1 , P Otr2 , P Otr3 , P Otr4 — waves, respectively, reflected in “air, polymer, metal, polymer” media; E 1 , E 2 , E 3 , E 4 , E 5 - the electric intensity of the electromagnetic field corresponding to various environments: "air-polymer-metal-polymer-air"; E 12 , E 23 , E 34 , E 45 - electric intensity of the electromagnetic field of the reflected waves in the respective environments: "air-polymer-metal-polymer-air"; H 1 , H 2 , H 3 , H 4 , H 5 — magnetic fields of electromagnetic field corresponding to various media: “air-polymer-metal-polymer-air”; H 12 , H 23 , H 34 , H 45 - magnetic intensity of the electromagnetic field of the reflected waves in the respective environments: "air-polymer-metal-polymer-air";

фиг.2 - фрагмент стенки устройства, где 1, 2, 3 - соответственно первый, второй и третий слои устройства; 4 - запредельные волноводы; q - диаметр окружности, описанной около сечения запредельного волновода в форме правильного шестиугольника; δэкр - толщина устройства;figure 2 is a fragment of the wall of the device, where 1, 2, 3 are, respectively, the first, second and third layers of the device; 4 - transcendental waveguides; q is the diameter of the circle described near the cross-section of the transcendental waveguide in the form of a regular hexagon; δ ecr is the thickness of the device;

фиг.3 - сечение устройства плоскостью по направлению А-А, где 1, 2, 3 - соответственно первый, второй и третий слои устройства, выполненные из материалов «полимер-металл-полимер»; 4, 5, 6 - запредельные волноводы в виде полых прямых призм с сечением в форме правильных шестиугольников, и расположенные в каждом слое в шахматном порядке и параллельно друг другу, причем ячейки каждого слоя являются продолжением ячеек предыдущего слоя; 7 - стыки при напылении с внешней и внутренней стороны металлического слоя для связи между слоями.figure 3 is a cross-section of the device in a plane in the direction AA, where 1, 2, 3 are, respectively, the first, second and third layers of the device made of materials "polymer-metal-polymer"; 4, 5, 6 - transcendental waveguides in the form of hollow straight prisms with a section in the form of regular hexagons, and located in each layer in a checkerboard pattern and parallel to each other, the cells of each layer being an extension of the cells of the previous layer; 7 - joints during spraying from the outer and inner sides of the metal layer for communication between the layers.

Устройство защиты от электромагнитного излучения работает следующим образом.The protection device from electromagnetic radiation operates as follows.

В процессе падения плоской электромагнитной волны на слой 1 устройства со стороны свободного пространства (фиг.1) экранирование в многослойной конструкции происходит благодаря затуханию за счет отражения, поглощения и многократных переотражений электромагнитной волны от поверхностей слоев 1, 2 и 3 устройства, при этом общий коэффициент экранирования определяется формулой (I):In the process of incidence of a plane electromagnetic wave on the device layer 1 from the free space side (Fig. 1), shielding in a multilayer structure occurs due to attenuation due to reflection, absorption and repeated re-reflections of the electromagnetic wave from the surfaces of layers 1, 2 and 3 of the device, with the overall coefficient shielding is defined by formula (I):

η Σ [ д Б ] = η о т р + η п о г л + η м о т р , ( 1 )

Figure 00000001
η Σ [ d B ] = η about t R + η P about g l + η m about t R , ( one )
Figure 00000001

где ηотр - коэффициент затухания за счет отражения; ηпогл - коэффициент затухания за счет поглощения; ηмотр - коэффициент затухания за счет многократных переотражений (Богуш В.Ф, Лыньков Л.М. Электромагнитные излучения. Методы и средства защиты. - Мн.: Бестпринт, 2003. - стр.119; Князев А.Д. Конструирование радиоэлектронной и электронно-вычислительной аппаратуры с учетом электромагнитной совместимости. - М.: Радио и связь, 1989. - стр.45). Между запредельными волноводами 4, 5, 6 (фиг.2, 3) в экранирующей конструкции существует взаимное влияние, приводящее к увеличению полного сопротивления всего экрана, что влечет увеличение коэффициента экранирования всей конструкции в целом. У падающей плоской волны P1 векторы электрического E1 и магнитного H1 полей параллельны плоскости слоя. В точке I1 (фиг.1), находящейся на границе сред «воздух-полимер», волна P1 частично отразится (волна Pотр1) и частично преломится (волна Р2). Распространяясь в первом слое, преломленная волна Р2 затухает по экспоненциальному закону и к моменту достижения следующей границы раздела сред типа «полимер-металл» напряженности обоих полей будут в e δ 1 / δ

Figure 00000002
раз меньше, чем в точке на поверхности конструкции (I1) (фиг.1), где δ - эквивалентная глубина проникновения. Волна P1, попадая в запредельные волноводы 4 в виде полых прямых призм с сечением в форме правильных шестиугольников, сильно затухает на критических частотах f к р m n
Figure 00000003
, лежащих ниже известного предела (Лебедев И.В. Техника и приборы СВЧ. - М.: Высшая школа, 1970. - стр.31; Б.Ф.Емелин, Б.М.Машковец. Основы техники СВЧ. - СПб.: ВАС, 1975. - стр.32-35).where η sp - attenuation coefficient due to reflection; η sw - the attenuation coefficient due to absorption; η motor is the attenuation coefficient due to repeated reflections (Bogush V.F., Lynkov L.M. Electromagnetic radiation. Methods and means of protection. - Мn .: Bestprint, 2003. - p. 119; Knyazev A.D. Design of electronic and electronic -computing equipment taking into account electromagnetic compatibility. - M .: Radio and communications, 1989. - p. 45). Between the transcendental waveguides 4, 5, 6 (Fig.2, 3) in the shielding structure there is a mutual influence, leading to an increase in the total resistance of the entire screen, which entails an increase in the shielding coefficient of the entire structure as a whole. In an incident plane wave P 1, the vectors of the electric E 1 and magnetic H 1 fields are parallel to the plane of the layer. At point I 1 (Fig. 1), located at the interface between the air-polymer media, the wave P 1 is partially reflected (wave P OT1 ) and partially refracted (wave P 2 ). Propagating in the first layer, the refracted wave P 2 decays exponentially, and by the time the next interface between the polymer-metal media is reached, the intensities of both fields will be e δ one / δ
Figure 00000002
times less than at a point on the surface of the structure (I 1 ) (figure 1), where δ is the equivalent penetration depth. The wave P 1 , falling into the transcendental waveguides 4 in the form of hollow direct prisms with a cross section in the form of regular hexagons, strongly attenuates at critical frequencies f to R m n
Figure 00000003
lying below a known limit (Lebedev I.V. Microwave equipment and instruments. - M .: Higher school, 1970. - p. 31; B.F. Emelin, B.M. Mashkovets. Fundamentals of microwave technology. - St. Petersburg: YOU, 1975 .-- pp. 32-35).

При прохождении волны Р2 из первого слоя конструкции, точка I2, снова произойдет преломление (волна Р3) и отражение (волна Ротр2) от границы сред «полимер-металл» (фиг.1). Преломленная волна Р3 пройдет во второй металлизированный слой устройства, а отраженная Ротр2 будет затухать, и в точке на внешней поверхности этого слоя 2 напряженности полей будут в e 2 δ 1 / δ

Figure 00000004
раз меньше, чем на входе в устройство. Преломленная волна Р3 (фиг.1), распространяясь во втором металлизированном слое 2, попадая в запредельные волноводы 5 (фиг 2, 3) в виде полых прямых призм с сечением в форме правильных шестиугольников, также затухает по экспоненциальному закону, и к моменту достижения следующей границы раздела сред «металл-полимер» точка I3, напряженности обоих полей будут в e δ 2 / δ
Figure 00000005
раз меньше, чем в точке I2, На выходе волны Р3 из слоя 2, точка I3, снова произойдет преломление (волна Р4) и отражение (волна Ротр3) от границы сред «металл-полимер» (фиг.1, 3). Преломленная волна P4 войдет в третий слой 3, попадая в запредельные волноводы 6 в виде полых прямых призм с сечением в форме правильных шестиугольников, затухает на критических частотах f к р m n
Figure 00000003
, лежащих ниже известного предела, и в значительно меньшей степени затухает на частотах, лежащих выше данного предела, а отраженная Ротр3 будет затухать, и в точке на внешней поверхности этого слоя 3 из полимера напряженности полей будут в e 2 δ 2 / δ
Figure 00000006
раз меньше, чем на входе в этот слой устройства. Преломленная волна Р4 также затухает по экспоненциальному закону и к моменту достижения следующей, последней границы раздела сред типа «полимер-воздух», точка 14 (фиг.1), напряженности обоих полей будут в e δ 3 / δ
Figure 00000007
раз меньше, чем в точке I3. На выходе волны Р4 из третьего слоя экрана, точка I4, снова произойдет преломление (волна Р5) и отражение (волна Ротр4) от границы сред «полимер-воздух». Отраженная волна Ротр4 будет затухать и в точке на внешней поверхности этого последнего слоя напряженности полей будут в e 2 δ 3 / δ
Figure 00000008
раз меньше, чем на входе в этот слой полимера. Все это время в устройстве будут происходить отражения волн от границ раздела сред до их полного затухания в теле устройства. В экранируемое пространство будут проникать преломленные волны Р5. Их суммарное воздействие определяет напряженности полей Е5 и H5 в этом пространстве. При этом все перечисленные процессы сопровождаются потерями энергии волны.When the wave P 2 passes from the first layer of the structure, point I 2 , refraction (wave P 3 ) and reflection (wave P OTR2 ) from the boundary of the polymer-metal media will again occur (Fig. 1). The refracted wave P 3 will pass into the second metallized layer of the device, and the reflected P sp2 will attenuate , and at a point on the outer surface of this layer 2, the field strengths will be e 2 δ one / δ
Figure 00000004
times less than at the entrance to the device. The refracted wave P 3 (Fig. 1), propagating in the second metallized layer 2, falling into the transcendental waveguides 5 (Figs. 2, 3) in the form of hollow direct prisms with a cross section in the form of regular hexagons, also attenuates according to the exponential law, and by the time it reaches of the next metal-polymer interface, point I 3 , the intensities of both fields will be in e δ 2 / δ
Figure 00000005
times less than at point I 2 , At the output of wave P 3 from layer 2, point I 3 , refraction (wave P 4 ) and reflection (wave P OTR3 ) from the metal-polymer media boundary again occur (Fig. 1, 3). The refracted wave P 4 will enter the third layer 3, getting into the transcendental waveguides 6 in the form of hollow direct prisms with a cross section in the form of regular hexagons, attenuates at critical frequencies f to R m n
Figure 00000003
lying below the known limit, and to a much lesser extent attenuates at frequencies lying above this limit, and the reflected P sp3 will attenuate , and at a point on the outer surface of this polymer layer 3 of the field strength will be e 2 δ 2 / δ
Figure 00000006
times less than at the entrance to this layer of the device. The refracted wave P 4 also decays exponentially, and by the time the next, last polymer-air interface is reached, point 14 (Fig. 1), the intensities of both fields will be in e δ 3 / δ
Figure 00000007
times less than at point I 3 . At the output of wave P 4 from the third layer of the screen, point I 4 , refraction (wave P 5 ) and reflection (wave P sp4 ) from the boundary of the polymer-air media will occur again. The reflected wave P spr4 will attenuate and at a point on the outer surface of this last layer the field intensities will be e 2 δ 3 / δ
Figure 00000008
times less than at the entrance to this polymer layer. All this time, the device will reflect waves from the media to their complete attenuation in the body of the device. Refracted waves P 5 will penetrate into the screened space. Their total effect determines the field strengths E 5 and H 5 in this space. Moreover, all these processes are accompanied by loss of wave energy.

С целью получения максимального коэффициента экранирования запредельные волноводы 4, 5, 6 (фиг.2, 3) многослойной экранирующей конструкции выполнены в виде полых прямых призм с сечением в форме правильных шестиугольников, расположенных в шахматном порядке и параллельно друг другу, причем запредельные волноводы каждого слоя являются продолжением запредельных волноводов предыдущего слоя. Это обосновывается тем, что при их определенном расположении, соотношении между размерами запредельных волноводов и их соотношением с размерами экранирующей конструкции и длиной волны λ электромагнитного поля возможность его проникновения внутрь устройства практически исключена. Коэффициент экранирования такой экранирующей конструкции определяется следующим известным выражением (2) (Чернушенко А.М. Конструкции СВЧ устройств и экранов. - М.: Радио и связь, 1983. - стр.145, 156, 170):In order to obtain the maximum shielding coefficient, the transcendental waveguides 4, 5, 6 (Figs. 2, 3) of the multilayer shielding design are made in the form of hollow straight prisms with a cross section in the form of regular hexagons arranged in a checkerboard pattern and parallel to each other, and transcendental waveguides of each layer are a continuation of the transcendental waveguides of the previous layer. This is justified by the fact that with their specific location, the ratio between the dimensions of the transcendental waveguides and their ratio with the dimensions of the shielding structure and the wavelength λ of the electromagnetic field, the possibility of its penetration into the device is practically excluded. The screening coefficient of such a shielding design is determined by the following well-known expression (2) (A. Chernushenko, Designs of microwave devices and screens. - M.: Radio and communications, 1983. - p. 145, 156, 170):

η ( E ( H ) ) [ д Б ] = A M [ A max [ д Б ] + 20 lg [ S в Г К N в ] ] , ( 2 )

Figure 00000009
η ( E ( H ) ) [ d B ] = A M [ A max [ d B ] + twenty lg [ S at G TO N at ] ] , ( 2 )
Figure 00000009

где AM - аппроксимирующий множитель, определяется на основе экспериментальных данных, полученных в ходе испытаний, зависит от длины волны и характеристик электромагнитного излучения; Smax - ослабление, вносимое экранирующей конструкцией с запредельными волноводами в форме призмы, определяется следующим выражением:where A M is an approximating factor, determined on the basis of experimental data obtained during the tests, depends on the wavelength and characteristics of electromagnetic radiation; S max - attenuation introduced by the shielding structure with transcendental waveguides in the form of a prism, is determined by the following expression:

S max [ д Б ] = 27 1 q 20 lg N , ( 3 )

Figure 00000010
S max [ d B ] = 27 one q - twenty lg N , ( 3 )
Figure 00000010

где N - количество ячеек в экранирующей конструкции.where N is the number of cells in the shielding structure.

Затухание, вносимое одним запредельным волноводом в форме шестигранника SB [дБ], определяется с помощью следующего известного выражения (Григорьев А.Д., Янкевич В.Б. Резонаторы и резонаторные замедляющие системы СВЧ: численные методы расчета и проектирования. - М.: Радио и связь, 1984. - стр.88):The attenuation introduced by one transcendental waveguide in the form of a hexagon S B [dB] is determined using the following well-known expression (Grigoryev AD, Yankevich VB Resonators and resonator slowdown microwave systems: numerical methods of calculation and design. - M .: Radio and communications, 1984. - p. 88):

S в [ д Б ] = ( Z H ( E ) m n λ ) 2 + q 2 4 q Z H ( E ) m n λ , ( 4 )

Figure 00000011
S at [ d B ] = ( Z H ( E ) m n λ ) 2 + q 2 four q Z H ( E ) m n λ , ( four )
Figure 00000011

где Z H m n

Figure 00000012
(Ом) - характеристическое сопротивление запредельного волновода для волн типа Hmn и Emn; Г - поправочный коэффициент отражения запредельного волновода в виде полой прямой призмы с сечением в форме правильного шестиугольника, зависящий от изменения характеристического сопротивления заполняющей ее среды Zc и характеристического сопротивления для волн различного типа Z H ( E ) m n
Figure 00000013
; λ - длина волны воздействующего электромагнитного поля.Where Z H m n
Figure 00000012
(Ohm) is the characteristic resistance of the transcendental waveguide for waves of type H mn and E mn ; G - correction coefficient of reflection of the transcendental waveguide in the form of a hollow straight prism with a cross section in the form of a regular hexagon, depending on the change in the characteristic resistance of the medium filling it Z c and the characteristic resistance for waves of various types Z H ( E ) m n
Figure 00000013
; λ is the wavelength of the acting electromagnetic field.

Взаимное влияние запредельных волноводов друг на друга учитывается с помощью поправочного коэффициента К (Шабунин С.Н., Соловьянова И.П. Волноводы и объемные резонаторы. - Екатеринбург: Уральский ГТУ, 1998. - стр.220). Поправочный коэффициент числа запредельных волноводов Nв учитывает многослойность экранирующей конструкции и определяет необходимое количество запредельных волноводов в ней в зависимости от предъявляемых предельных (критериальных) требований к качеству экранирования, геометрических размеров и электрофизических свойств, применяемых для экранирования материалов.The mutual influence of transcendental waveguides on each other is taken into account using the correction coefficient K (Shabunin S.N., Solovyanova I.P. Waveguides and cavity resonators. - Yekaterinburg: Ural State Technical University, 1998. - p. 220). The correction factor for the number of transcendental waveguides N in takes into account the multilayering of the shielding structure and determines the required number of transcendental waveguides in it, depending on the limit (criteria) requirements for shielding quality, geometric dimensions and electrophysical properties used for shielding materials.

Проведен расчет и эксперимент по определению коэффициента экранирования η(E(H)) заявленного устройства, определяемого выражением (2), с использованием среды инженерных расчетов Mathcad и имитаторов электромагнитных излучений соответственно, учитывая конструктивные особенности при следующих исходных данных:A calculation and an experiment were carried out to determine the screening coefficient η (E (H)) of the claimed device, defined by expression (2), using the Mathcad engineering calculation environment and electromagnetic radiation simulators, respectively, taking into account design features with the following initial data:

- частота электромагнитных излучений f=1 ГГц (ГОСТ Р 53115-2008. Защита информации. Испытания технических средств обработки информации на соответствие требованиям защищенности от несанкционированного доступа. Методы и средства);- frequency of electromagnetic radiation f = 1 GHz (GOST R 53115-2008. Information protection. Tests of technical means of information processing for compliance with the requirements of security against unauthorized access. Methods and tools);

- постоянная спада электромагнитного излучения α=4·106 с-1 и постоянная нарастания электромагнитного излучения β=5·108 с-1 (Мырова Л.О., Чепиженко А.З. Обеспечение стойкости аппаратуры связи к ионизирующим и электромагнитным излучениям. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1988. - С.36-38.: ил.);- a constant decline in electromagnetic radiation α = 4 · 10 6 s -1 and a constant increase in electromagnetic radiation β = 5 · 10 8 s -1 (Myrova L.O., Chepizhenko A.Z. Ensuring the stability of communication equipment to ionizing and electromagnetic radiation. 2nd ed., Revised and revised - M .: Radio and communications, 1988. - S.36-38 .: ill.);

- аппроксимирующий множитель AM=1,707 (Шапиро Д.Н. Основы теории электромагнитного экранирования. - Л.: Издательство «Энергия», 1975. - стр.68);- approximating factor A M = 1,707 (Shapiro D.N. Fundamentals of the theory of electromagnetic shielding. - L .: Publishing house "Energy", 1975. - p. 68);

- геометрические размеры устройства защиты средств электронно-вычислительной техники от электромагнитных излучений (фиг.2):- the geometric dimensions of the device for protecting electronic computers from electromagnetic radiation (figure 2):

- δэкр=0,006 м - толщина устройства;- δ ecr = 0.006 m is the thickness of the device;

- δ1,2,3=0,002 м толщина каждого из слоев устройства;- δ 1,2,3 = 0,002 m the thickness of each of the layers of the device;

- q=0,006 м - диаметр окружности, описанной около сечения запредельного волновода в форме правильного шестиугольника;- q = 0.006 m is the diameter of the circle described near the cross-section of the transcendental waveguide in the form of a regular hexagon;

- количество волноводов N=675;- the number of waveguides N = 675;

- магнитная постоянная µ0=4π·10-7 Гн/м и электрическая постоянная ε0=8,85418782·10-12 Ф/м (Вознюк М.А., Киселев А.А., Снежко В.К. Краткий тематический справочник по единицам измерения и обозначения физико-технических величин. - СПб.: ВУС, 2000. С.58);- magnetic constant µ 0 = 4π · 10 -7 GN / m and electric constant ε 0 = 8.85418782 · 10 -12 F / m (Voznyuk M.A., Kiselev A.A., Snezhko V.K. Brief thematic Handbook of units of measurement and designation of physical and technical quantities. - SPb .: VUS, 2000. P.58);

- магнитная проницаемость трехкомпонентного гибридного полимерного композита (ГПК) µ=4 и электропроводность ГПК σ=102 (Беспятых Ю.И., Казанцева Н.Е. Электромагнитные свойства полимерных гибридных композитов // Радиотехника и электроника. №2, 2008, том 53, С.162-164);- magnetic permeability of a three-component hybrid polymer composite (GPC) µ = 4 and electrical conductivity of the GPC σ = 10 2 (Bespyatykh Yu.I., Kazantseva N.E. Electromagnetic properties of polymer hybrid composites // Radio engineering and electronics. No. 2, 2008, volume 53 S.162-164);

- диэлектричекая проницаемость ГПК ε≈2,8-3 (Пирумов В.С., Алексеев А.Г., Айзикович Б.В. Новые радиопоглощающие материалы и покрытия // Успехи современной радиоэлектроники, №2, 2000. - С.60-68; Берлин, А.А. Современные полимерные композиционные материалы. МГУ, Соровский образовательный журнал, №1, 1995. - С.57-65; Михайловский Л.К. Радиопоглощающие бестоковые среды, материалы и покрытия (электромагнитные свойства и практическое применение) // Успехи современной радиоэлектроники, №9, 2000. - С.21-27.).- dielectric permeability of HPA ε≈2.8-3 (Pirumov V.S., Alekseev A.G., Aizikovich B.V. New radio-absorbing materials and coatings // Successes of modern radio electronics, No. 2, 2000. - P.60- 68; Berlin, A.A. Modern polymer composite materials.Moscow State University, Sorov educational journal, No. 1, 1995. - P. 57-65; Mikhailovsky L.K. Radar absorbing current-free media, materials and coatings (electromagnetic properties and practical application) // Successes of modern radio electronics, No. 9, 2000. - P.21-27.).

- начальная относительная магнитная проницаемость магнитомягкой изотропной стали µ=2×103 (ТУ 14-1-4592-89).- the initial relative magnetic permeability of magnetically soft isotropic steel µ = 2 × 10 3 (TU 14-1-4592-89).

Результаты расчетов и эксперимента показали, что коэффициент экранирования экранирующей конструкции с ячейками в виде полых прямых призм с сечением в форме правильных шестиугольников равен η (E(H))=100 дБ.The results of calculations and experiment showed that the screening coefficient of the shielding structure with cells in the form of hollow straight prisms with a section in the form of regular hexagons is η (E (H)) = 100 dB.

Эффективность функционирования предлагаемого изобретения по сравнению с устройством-прототипом можно охарактеризовать отношением коэффициента экранирования устройства-прототипа и предлагаемого устройства. Обозначим это отношение буквой Эη. Устройство-прототип («Устройство для защиты от электромагнитного излучения», патент RU 100338 U1, Опубликовано: 10.12.2010) обеспечивает коэффициент экранирования до 85 дБ. Обозначим его ηпрот. Отсюда получаем:The efficiency of the invention in comparison with the prototype device can be characterized by the ratio of the shielding coefficient of the prototype device and the proposed device. We denote this relation by the letter η . The prototype device ("Device for protection against electromagnetic radiation", patent RU 100338 U1, Published: 12/10/2010) provides a shielding coefficient of up to 85 dB. Denote it by η prot. From here we get:

Э η = η ( H ( E ) ) η п р о т η ( E ( E ) ) 100 % = 100 д Б 85 д Б 100 д Б 100 % = 15 %

Figure 00000014
E η = η ( H ( E ) ) - η P R about t η ( E ( E ) ) one hundred % = one hundred d B - 85 d B one hundred d B one hundred % = fifteen %
Figure 00000014

Таким образом, увеличение коэффициента экранирования предлагаемой конструкции η(E(H)) на 15 дБ дает увеличение эффективности функционирования предлагаемого изобретения по сравнению с устройством-прототипом на 15%.Thus, an increase in the screening coefficient of the proposed design η (E (H)) by 15 dB gives an increase in the efficiency of the proposed invention compared to the prototype device by 15%.

Claims (1)

Устройство для защиты средств электронно-вычислительной техники от электромагнитных излучений, содержащее три последовательно расположенных экранирующих слоя, каждый из которых содержит ячейки, представляющие собой запредельные волноводы, причем соответствующие ячейки каждого слоя являются продолжением ячеек предыдущего слоя, а сами слои, соответственно, выполнены как «полимер-металл-полимер», отличающееся тем, что запредельные волноводы выполнены в виде полых прямых призм с сечением в форме правильных шестиугольников, при этом в каждом слое указанные волноводы расположены в шахматном порядке и параллельно друг другу. A device for protecting electronic computers from electromagnetic radiation, containing three sequentially arranged shielding layers, each of which contains cells that are transcendental waveguides, and the corresponding cells of each layer are a continuation of the cells of the previous layer, and the layers themselves, respectively, are made as " polymer-metal-polymer ", characterized in that the transcendental waveguides are made in the form of hollow straight prisms with a cross section in the form of regular hexagons, while in Each layer indicated waveguides are staggered and parallel to each other.
RU2013129163/08A 2013-06-25 2013-06-25 Protection device for computer technology facilities against electromagnetic interference RU2541225C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013129163/08A RU2541225C2 (en) 2013-06-25 2013-06-25 Protection device for computer technology facilities against electromagnetic interference

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013129163/08A RU2541225C2 (en) 2013-06-25 2013-06-25 Protection device for computer technology facilities against electromagnetic interference

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013129163A RU2013129163A (en) 2014-12-27
RU2541225C2 true RU2541225C2 (en) 2015-02-10

Family

ID=53278667

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013129163/08A RU2541225C2 (en) 2013-06-25 2013-06-25 Protection device for computer technology facilities against electromagnetic interference

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2541225C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111180839A (en) * 2018-11-13 2020-05-19 航天特种材料及工艺技术研究所 Broadband electromagnetic wave absorption structure based on frequency selective surface

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4973963A (en) * 1988-11-18 1990-11-27 Seiko Instuments Inc. Flat lattice for absorbing electromagnetic wave
JPH05299931A (en) * 1992-04-03 1993-11-12 Nec Corp Radio wave absorbing body
RU2006999C1 (en) * 1991-12-23 1994-01-30 Виктор Андреевич Григорьев Antireflecting skin of flying vehicle
JP2000114766A (en) * 1998-09-30 2000-04-21 Em Techno:Kk Electromagnetic shield
RU2381601C1 (en) * 2009-02-19 2010-02-10 Закрытое акционерное общество "Специнжпроект" Multilayer electromagnetic screen
RU100338U1 (en) * 2010-07-12 2010-12-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Академия Федеральной службы охраны Российской Федерации (Академия ФСО России) ELECTROMAGNETIC RADIATION PROTECTION DEVICE
RU2439722C1 (en) * 2010-09-10 2012-01-10 Олег Савельевич Кочетов Protective screen against impact of electromagnetic radiations

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4973963A (en) * 1988-11-18 1990-11-27 Seiko Instuments Inc. Flat lattice for absorbing electromagnetic wave
RU2006999C1 (en) * 1991-12-23 1994-01-30 Виктор Андреевич Григорьев Antireflecting skin of flying vehicle
JPH05299931A (en) * 1992-04-03 1993-11-12 Nec Corp Radio wave absorbing body
JP2000114766A (en) * 1998-09-30 2000-04-21 Em Techno:Kk Electromagnetic shield
RU2381601C1 (en) * 2009-02-19 2010-02-10 Закрытое акционерное общество "Специнжпроект" Multilayer electromagnetic screen
RU100338U1 (en) * 2010-07-12 2010-12-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Академия Федеральной службы охраны Российской Федерации (Академия ФСО России) ELECTROMAGNETIC RADIATION PROTECTION DEVICE
RU2439722C1 (en) * 2010-09-10 2012-01-10 Олег Савельевич Кочетов Protective screen against impact of electromagnetic radiations

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111180839A (en) * 2018-11-13 2020-05-19 航天特种材料及工艺技术研究所 Broadband electromagnetic wave absorption structure based on frequency selective surface

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013129163A (en) 2014-12-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Chandler-Wilde et al. A uniqueness result for scattering by infinite rough surfaces
Chang et al. High-frequency EM characterization of through-wall building imaging
Liu et al. Acoustic pulse propagation near a right-angle wall
Ponti et al. Electromagnetic scattering of a pulsed signal by conducting cylindrical targets embedded in a half-space medium
Frezza et al. Through-wall electromagnetic scattering by N conducting cylinders
Hyun et al. Modified sheet inductance of wire mesh using effective wire spacing
RU2541225C2 (en) Protection device for computer technology facilities against electromagnetic interference
Smith et al. Diffraction from structures with an impedance boundary
Feng et al. An efficient Monte Carlo-transformed field expansion method for electromagnetic wave scattering by random rough surfaces
Tsang et al. Evaluation of the Green's function for the mixed potential integral equation (MPIE) method in the time domain for layered media
VanBlaricum Radar cross section and target scattering
Costa et al. Application of the method of fundamental solutions to predict the acoustic performance of T-shaped thin barriers
RU100338U1 (en) ELECTROMAGNETIC RADIATION PROTECTION DEVICE
Terracher et al. A broadband dielectric microwave absorber with periodic metallizations
Maiboroda et al. Electromagnetic pulses compression in helically coiled dielectric waveguide
Kim et al. Modified shielding effectiveness equation for novel multilayered waveguide-below-cutoff array
Radlinski et al. Scattering by multiple gratings of compliant tubes
Banks et al. Material surface design to counter electromagnetic interrogation of targets
Cade A perturbation method for solving torus problems in electrostatics
Ntichi et al. Evaluation of shielding effectiveness of composite wall with a time domain discontinuous Galerkin method
Kuo et al. A theoretical analysis of backscattering enhancement due to surface plasmons from multilayer structures with rough interfaces
Ponti Scattering by perfectly conducting cylindrical targets hidden below a multilayered medium
Aliseyko et al. Modeling the Interaction of Solit-Like Pulse Signals with Electromagnetic Shields in the Form of Heterogeneous Media
Hashish Forward and inverse scattering from an inhomogeneous dielectric slab
Al-Qahtani et al. Transducer impulse response correction for a deconvolution derived ultrasound transit time spectrum

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150626