Металлизированная ткань хорошо экранирует сигнал, но из цельного куска конструкцию не собрать. Штора, палатка или даже экранированная комната состоит из множества соединений металлизированной ткани, и каждый такой стык становится местом, где радиоволна может проникнуть сквозь экранирующий контур. Поэтому мы тестируем изделия для соединения экранирующей ткани в лабораторных условиях. В последних испытаниях сравнили три варианта: клеевую ленту, бесклеевую липучку-велкро и экранирующую молнию.
Почему стык — слабое место экранирующего контура
Когда радиоволна попадает на металлизированную ткань, в её проводящем слое возникают токи. Они создают встречное поле, которое не пускает сигнал дальше. Пока ткань цельная, токи текут свободно и экран работает. На стыке токам приходится переходить с одного полотна на другое, и если контакт между полотнами плохой или в шве есть просвет, часть энергии проходит насквозь.
Поэтому оценивать стоит не только саму ткань, но и способ соединения полотен. Чем короче волна, тем меньшая щель становится для неё заметной. Проверка на частоте 10 ГГц, где длина волны всего 3 см, выявляет дефекты стыка, которые на более низких частотах могли бы остаться незамеченными.
Поэтому оценивать стоит не только саму ткань, но и способ соединения полотен. Чем короче волна, тем меньшая щель становится для неё заметной. Проверка на частоте 10 ГГц, где длина волны всего 3 см, выявляет дефекты стыка, которые на более низких частотах могли бы остаться незамеченными.
Как проходят испытания
Образец помещают в прямоугольный волновод сечением 23 × 10 мм так, чтобы он перекрывал канал целиком и сигналу некуда было уйти в обход. С одной стороны сверхвысокочастотный (СВЧ) генератор Р2М-18 подаёт сигнал частотой 10 ГГц, а анализатор спектра HP 8563E на другой стороне показывает уровень прошедшего сквозь стык сигнала.
Волновод — металлический канал прямоугольного сечения, по которому радиоволна идёт, не рассеиваясь в стороны.
Каждый стык измеряют в двух положениях, вдоль и поперёк электрического поля волны. В реальной шторе или палатке сигнал может прийти с любой стороны, поэтому в итог идёт среднее по мощности двух замеров.
Коэффициент экранирования показывает, во сколько раз экран ослабляет мощность сигнала. Его измеряют в децибелах (дБ), и шкала у них логарифмическая. Каждые 10 дБ означают ослабление в 10 раз, поэтому 20 дБ соответствуют ослаблению в 100 раз, а 70 дБ — в 10 миллионов раз. В протоколах испытаний коэффициент экранирования определяют как величину, обратную коэффициенту прохождения.
Клеевая лента (экранирующий скотч)
Экранирующий скотч проверили на имитации стыка, где два полотна со щелью между ними перекрыли третьим и склеили. Вдоль поля такой стык держал 74 дБ, а после поворота на 90° только 23 дБ. В среднем по мощности получилось около 26 дБ, то есть ослабление сигнала примерно в 400 раз.
Почему среднее по мощности не равно среднему арифметическому. Децибелы — логарифмическая шкала, поэтому складывать и делить их напрямую нельзя. При 74 дБ до приёмника доходит около 1/25 000 000 мощности, при 23 дБ — уже 1/200. Среднее этих долей соответствует 26 дБ. Среднее арифметическое дало бы 48,5 дБ и завысило бы результат примерно в 180 раз, ведь почти весь прошедший сигнал приходится на слабое положение стыка.
Разница между двумя положениями составила 51 дБ. Это значит, что в неудачном положении сквозь тот же самый стык проходит примерно в 125 000 раз больше сигнала. Причина в клеевом слое. Клей проводит ток хуже металлизированной ткани и работает почти как тонкая прослойка диэлектрика, поэтому, когда токам приходится пересекать шов поперёк, экранирование на стыке проседает.
Скотч хорошо работает там, где полотна кладут внахлёст ткань к ткани, а лента в основном фиксирует стык. Испытание проводили на узком нахлёсте, от 1 мм, а стык с широким нахлёстом ткани в этой серии не измеряли.
«Разность коэффициентов экранирования является показателем влияния неидеальности электрического соединения полотен через клеевой слой». По итогам испытаний такое соединение «рекомендуется для применения в областях, не требующих высокой степени экранировки».
Протокол измерений коэффициента экранирования клеевой липучки
Липучка-велкро
Бесклеевая липучка-велкро — это застёжка, у которой и крючки, и мягкая основа с петлями выполнены на металлизированном текстиле. Застёгнутая, она становится продолжением экранирующей ткани, а не разрывом в ней. Обе части застёжки показали в испытаниях в среднем не менее 77 дБ, а мягкая основа — 110 дБ, что соответствует ослаблению примерно в 100 миллиардов раз.
Для испытаний собрали стык по той же схеме, что и для скотча. Две части ткани положили со щелью между ними, а щель закрыли полосой на липучке. Собранный образец показал 76 дБ в среднем и 73 дБ в худшем положении. Даже в неудобной ориентации стык на велкро ослабляет сигнал почти в 20 миллионов раз, а в среднем примерно в 40 миллионов.
Дело в сочетании электропроводности и фактуры. Сцепленные крючки и петли образуют объёмный токопроводящий слой, и излучение, которое всё же просочилось через тканевую основу, затухает в нём, как в поглотителе. При этом стык остаётся разъёмным, и его можно открывать и закрывать без разборки конструкции.
Как накладывать липучку, чтобы стык не пропускал сигнал. Полоса должна перекрывать стык внахлёст по всей длине, от одного края полотна до другого. Отдельные кусочки по углам не работают, потому что между ними остаётся открытая щель. После застёгивания прижмите полосу по всей длине, чтобы крючки вошли в основу без пропусков. Проверьте концы стыка, чтобы полоса не заканчивалась раньше края полотна.
Экранирующая липучка нужна везде, где экран должен открываться:
- вход в экранированную палатку или балдахин;
- кромка экранирующей шторы;
- стыки полотен при экранировании комнаты рулонной тканью;
- съёмный клапан самодельного чехла, кофра или сумки;
- ремонт и доработка готовых изделий из экранирующей ткани.
Подробнее о самой застёжке рассказывали в материале об экранирующей липучке Velter.
«Состыковка полотен методом бесклеевой липучки обеспечивает высокий коэффициент экранирования, как за счёт электропроводности, так и за счёт фактуры, обеспечивающей значительное затухание излучения, просочившегося через тканевую основу на высоких частотах, и может использоваться при создании сплошного экранирующего контура».
Протокол оценки эффективности экранирования элементами соединения
Экранирующая застёжка-молния
Молния — наиболее удобное решение для экранирующих дверей с точки зрения эргономики. Мы проверили два образца, со звеньями 5 и 8 мм, и в обоих положениях застёгнутый стык располагали по центру волновода. Образец 1 показал в среднем 32 дБ, образец 2 — 27 дБ.
У молнии результат почти не зависит от положения, разброс составляет всего 4–5 дБ. Слабое место здесь не поляризация, а сама конструкция. Между звеньями застёгнутой молнии остаются сквозные просветы, и волна проходит через них в обход ткани. Чем крупнее звенья, тем больше просветы, поэтому образец 2 экранирует хуже. Через стык на молнии проходит примерно в 25 000 раз больше сигнала, чем через стык на велкро.
Поэтому молнию стоит оставить для конструкций, где нет высоких требований к экранированию, а открывать проём нужно часто. Если от экрана нужен высокий коэффициент экранирования, разъёмный стык лучше собрать на липучке.
«Состыковка полотен застёжкой „молния“ не обеспечивает достаточной эффективности экранирования ЭМИ на частоте 10 ГГц, что связано с переизлучением через образующиеся сквозные отверстия застёжки». ЭМИ здесь означает электромагнитное излучение. Хуже всего в протоколе показала себя застёжка с более крупными звеньями, то есть образец 2.
Протокол оценки эффективности экранирования элементами соединения
Какое соединение выбрать
Заключение
Экранирующая конструкция держит сигнал настолько хорошо, насколько хорош её самый слабый стык. Испытания показали, что разъёмный шов не обязан быть слабым местом, если собрать его с применением правильных экранирующих материалов и изделий. Протестированную экранирующую ткань, липучку и клеевую ленту вы можете заказать в нашем онлайн-магазине.
