תכנון תאלמ”ג למתכננים המכאניים

מאת: אלי רכט.

1. הקדמה: מערכות רבות כיום זקוקות לסיכוך כלשהו על מנת לפעול באופן יעיל או על מנת לענות על דרישות EMI ‏לפליטה ולחסינות. ככל שמהירות ורגישות המעגל עולים כן גדל הצורך בסיכוך. השימוש בסיכוך נעשה ברמות רבות, ממעגלים בודדים למערכות ועד לחדרים מסוככים. ‏בפרק זה נדון באופן תכנון הסיכוך אשר ימנע טעויות נפוצות. נעבור בקצרה על נושא פיזיקת הסיכוך ולאחר מכן נציג רשימת הנחיות לתכנון הסיכוך.

2. קביעת צרכים
לפני תכנון הסיכוך עליך לדעת מהי המטרה, בכמה סיכוך יש צורך וכיצד ניתן למדוד או לחזות אותו?
‏שני הפרמטרים העיקריים הינם התדר וההנחתה. שני פרמטרים אלה יוצרים יחד את “יעילות הסיכוך” (SE-SHIELDING EFFECTIVENESS) המוגדרת באופן הבא:

כאשר Fl ‏ו F2- ‏הינם עוצמות השדה של הגל המונחת והגל לפני ההנחתה בהתאמה. SE ‏מבוטא בדרך-כלל בדציבלים (dB) והוא תמיד ערך חיובי (או אפס). המספר הגדול ביותר שמתקבל כערך של SE ‏משמעותו תכונות סיכוך טובות יותר.
‏ניתן לקבוע את דרישות יעילות סיכוך המערכת באופן ניסיוני או שניתן להעריכן במקרים מסוימים ניתן לדעת מהן הדרישות המדויקות. לדוגמא, אם נכשלת בבדיקות MIL-STD-461 ‏בחריגה של 12dB ‏ב-220MHz ‏וחריגה של 6dB ‏ב-350MHz, אתה יודע כי צריך לפחות את הסיכוך הזה על מנת לעבור את הבדיקה.
‏בדרך-כלל אנו מתמקדים בתדרים הגבוהים; אם סיפקנו מספיק סיכוך בתדרים הגבוהים, זה מכסה את דרישות הסיכוך עבור התדרים הנמוכים.
‏אם אתה רק בשלב התחלת התכנון, הנה מספר כללי אצבע להשתמש בהם:
‏עבור תכנון צבאי:
פליטות וחסינות: 80-100dB ‏בתחום 1kHz ‏עד 10GHz ‏ויותר.
עבור תכנון מסחרי:
פליטות: 40-60dB ‏בתחום 30MHz ‏עד 20 ‏פעמים תדר השעון.
חסינות: 40-80dB ‏בתחום 25-500MHz.
‏הערכות אלה יכולות להיות מוגדרות בבדיקות של יחידה לא מסוככת ואז יהיה ניתן לקבוע את הערכים הנכונים לסיכוך אותו יש לספק.
‏ישנו מקרה מיוחד של סיכוך והוא שדות מגנטיים בעלי תדר נמוך. החשיבות העיקרית הינה במקרים של פליטות ממיר הספק, ספק הכח וציוד נוסף העושה שימוש בזרמים גבוהים בתדרים נמוכים. החשיבות השנייה הינה החסינות מול שדות כאלה. כפי שנראה בהמשך, יכול להיות קשה מאוד לדאוג לסיכוך כנגד שדות בעלי תדר נמוך ובעלי אימפדנס נמוך, כן שחשוב לדעת האם זה נדרש עבור הציוד.
כאשר, נדון בסיכוך עיקר עניינו כאן יהיה תחום תדר רדיו גבוה (30-100MHz) להכרת דרישות סטנדרטים MIL-STD-461 ,European Community ,VDE ,FCC ‏ודרישות פליטה וחסינות שדה חשמלי בינלאומיות אחרות.

3. כיצד עובד הסיכוך
‏”למרבה המזל”, אין צורך בהבנת תאוריית השדות האלקטרומגנטיים על מנת להבין את נושא הסיכוך.
‏מרבית בעיות סיכוך בתדר גבוה נגרמות בגלל פתחים בחומרים מוליכים ולא בגלל החומר עצמו. חומרים מוליכים רבים (אלומיניום, פלדה, נחושת וכו’) מספקים יותר סיכוך מהדרוש עבור יישומי EMI‏. לדוגמא, בתחום תדר 30-100MHz ‏אפילו לרדיד אלומיניום (FOIL‏) יש יעילות סיכוך (SE‏) של 90dB‏, ערך הגדול בהרבה מהדרוש עבור רוב התכנונים המסחריים. לצערנו, FOIL ‏זהה לא יתאים עבור שדות מגנטיים בעלי תדר נמוך שם דרושה פלדה עבה או חומר בעל פרמביליות גבוהה. בסיכוך ישנם שני מנגנונים עיקריים: החזרה (REFLECTION‏) ובליעה (ABSORPTION). איור 1 ‏מציג את השפעת הסיכוך על שדות אלקטרומגנטיים.
שתי תופעות מתרחשות כאשר גל אלקטרומגנטי עובר דרך החלל ונתקל בסיכוך. ראשית, רוב האנרגיה מוחזרת. שנית, אנרגיה שלא הוחזרה נבלעת על-ידי הסיכוך. רק האנרגיה שנותרה מופיעה מצידו השני של הסיכוך. שני אפקטים אלה הינם בלתי תלויים אך הם חוברים יחד להכפלת יעילות הסיכוך. תופעה זו באה לידי ביטוי במשוואה הבאה:

כאשר:
SE ‏- יעילות הסיכוך dB
R ‏- הפסדי החזרה dB
A ‏- הפסדי הבליעה dB
‏(יש לזכור כי חיבור דציבלים הינו הכפלת 2 ‏פקטורים).
נתון שלישי הינו החזרה נוספת (RE-REFLECTION) אשר דנים בו בסיכוכים דקים. החזרה משנית זו (המצוינת בפקטור B‏) גורעת מיעילות הסיכוך .מכיוון שלנתון זה השפעה רק בסיכוכים דקים אנו נתעלם מהפקטור B ‏בתכנון הסיכוך. ניתן יהיה לראות כי החזרה הינה מכניזם המפתח לסיכוך RF ‏בתדרים גבוהים וכי סיכוך מוליך (FOIL ‏או צבע מוליך) מספק סיכוך RF ‏ברמות גבוהות. ניתן יהיה לראות כי גם הבליעה הינה מכניזם המפתח עבור סיכוך שדות מגנטיים בתדרים נמוכים (עבור פליטות ספק כח, הדקי תצוגת וידאו ובדיקות MIL-STD-461 ‏מסוימות) וכי יש צורך בסיכוכי פלדה (או חומר פרמבילי אחר) כדי לספק סיכוך לשדות מגנטיים בתדר נמוך.

4. סוגי שדה
נהוג להשתמש בשלשה סוגי שדה על מנת להסביר את נושא הסיכוך. שלשת שדות אלה נבדלים זה מזה בהפסדי ההחזרה בגלל המרחק והתדר. שדות אלה מסבירים מדוע סיכוך דומה ינהג באופן מאוד שונה עבור מקורות אנרגיה שונים. שלשת סוגי השדה הינם:
1. שדות גלים משטחיים – אם אתה ממוקם גבוה יותר מ- 1/6 ‏אורך גל המקור, אימפדנס הקו (היחס בין שדה חשמלי לשדה מגנטי) הוא קבוע בערך של 377Ω ‏בחלל חופשי או באוויר. לכן, שדה זה ידוע כ”שדה רחוק” (Far Field‏), או “השדה הקורן”, כיוון שיש “אנרגיה אמיתית” המתפשטת כגל משטחי. מרבית מקורות RF ‏חיצוניים הינם גלים משטחיים. ב-30MHZ‏, אורך הגל הוא 10m‏, כך שכל משדר הממוקם במרחק הגדול מ-2m ‏נמצא ב-”Far Field”. ב-100GHz‏, המרחק הינו 5m‏. סיכוך גל משטחי ישים את הסיכוך מול הפרעה חיצונית, כמו משדרי רדיו או בדיקות חסינות RF.
2. ‏שדות חשמליים – אם אתה קרוב (פחות מ-) למקור בעל אימפדנס גבוה, אימפדנס הגל יהיה ‏גדול מ- 377Ω ‏ויתקרב לאימפדנס המעגל ככל שתתקרב למקור. זה ידוע כ-”Near Field” וכמקור של אנרגיה קיבולית (ריאקטיבית). כפי שנראה בהמשך, הפסדי החזרת “Near Field‏” יהיו גדולים יותר בשל אימפדנס גל גבוה יותר. הפסדי החזרה גדולים הם בגדר “חדשות טובות” מכיוון שמרבית המעגלים הפנימיים הינם ב-” Near Field ‏” ומייצרים שדות חשמליים אשר קל יחסית לסכך. סיכוך שדות חשמליים נדרש לעיתים כנגד הפרעות פנימיות בתדר גבוה כמו מעגלים מהירים.
3. שדות מגנטיים – אם אתה קרוב (פחות מ- ) למקור בעל אימפדנס נמוך, אימפדנס הגל קטן ‏מ-377Ω ‏ומתקרב לאימפדנס המעגל ככל שתתקרב למקור. גם שדה זה הינו שדה “Near Field‏”, אך במקרה זה האנרגיה ההשראותית דומיננטית. הפסדי ההחזרה כאן נמוכים בשל אימפדנס גל נמוך יותר. אלה הן ה”חדשות הרעות” מכיוון שככל שהתדר יורד, נתקרב למקור מבחינת אורך הגל ובסופו של דבר נגיע לנקודה בה אין יותר החזרות. סיכוך שדות מגנטיים משמש לעיתים קרובות כנגד הפרעות פנימיות וחיצוניות בעלות תדר נמוך. בשורה התחתונה: קשה לספק סיכוך שדות מגנטיים בתדר נמוך, כך שיש חשיבות רבה לניחות המעגל ולשיטות ההקשחה השונות.
‏איור 2 ‏(עבור נחושת) ואיור 3 ‏(עבור פלדה) מציגים דוגמאות לסיכוך המסופק כנגד שלשת סוגי השדה. כפי שניתן לראות. אפילו שכבה דקה של נחושת או פלדה מספקת רמות סיכוך גבוהות.
בתדרים גבוהים, אך עבור שדות מגנטיים בתדר נמוך יש צורך בפלדה עבה לבליעת האנרגיה, או שימוש במתכות בעלות פרמביליות גבוהה כגון μMETAL.

5. החזרה ובליעה

הפסדי החזרה נגרמים עקב העדר תאום אימפדנס ביו הגל הנדון ומשטח הסיכוך (הנקרא גם “מחסום”). ככל שחוסר התאום גדל, הפסדי ההחזרה טובים יותר. קירוב פשוט שנעשה עבור הפסדי חזרה (R‏) עבור סיכוכים בעלי מוליכות גבוהה ניתן בביטוי הבא:

כאשר: R ‏- הפסדי חזרה dB
Zw ‏- אימפדנס הגל [Ω] (היחס ביו השדה החשמלי לשדה המגנטי)
Zb ‏- אימפדנס המחסום [squarer /Ω‏]
‏החזרה מקסימלית מתרחשת כאשר Zw ‏גבוה ו-Zb ‏נמוך עבור סיכוך דק ההחזרה הינה מכניזם המפתח לסיכוך.
‏מהו אימפדנס הגל כאשר מדובר במיקום הרחוק מהמקור התשובה שדה חשמלי מכיוון שהאימפדנס תמיד גדול מ- 377Ω. למעשה משתמשים ב- 377Ω‏, האימפדנס של גל משטחי בריק. למעשה, זהו קירוב די טוב עבור על מנת לספק נתוני SE ‏עבור ציפויים דקים ואנו נשתמש ב-377Ω ‏כדי לקבוע אם הציפוי המוליך הדק בחלונות, במפתחים אופטיים או חלקי פלסטיק מתאים ובאיזה סוג ציפוי יש להשתמש. לדוגמא, ציפוי של 1/squarer Ω ‏מספק הפסדי החזרה של 40dB ‏(100‏). עבור ציפוי של 0.1/squarer Ω ‏הניחות עלה ל-60dB ‏(1000‏) וב-0.01/squarer Ω ‏הניחות יהיה 80dB ‏(10000). אם כן, ציפוי מוליך דק מספק כמות משמעותית של סיכוך כנגד הפרעות RF ‏פנימיות וחיצוניות. זכור כי סיכוך דק זה חסר שימוש כנגד שדות מגנטיים בתדר נמוך.
‏הפסדי הבליעה ‏הנגרמים בשל ירידה אקספוננציאלית בזרם הסיכוך הזורם דרך סיכוך עבה. תופעה זו דומה מאוד לאיבוד חום דרך חומר בידוד בקיר. שתי תכונות עיקריות של החומר משפיעות של הפסדי הבליעה: מוליכות החומר והפרמביליות שלו. ככל שהחומר מוליך וככל שהפרמביליות שלו גבוהה, כך גבוהים הפסדי הבליעה. הפסדי הבליעה אינם תלויים במרחק ביו המקור לסיכוך. הביטוי להפסדי בליעה מובא במשוואה הבאה:

כאשר מבטא את עומק הקליפה ( SKIN DEPTH ‏)
μ ‏- פרמביליות החומר
p ‏- מוליכות החומר
t ‏- עובי החומר
‏עובי החומר, מוליכותו והפרמביליות שלו, תורמים כולם ל- (SKIN DEPTH)‏ ולכו נגרמים הפסדי בליעה. (שים לב כי במשוואה יש ערך ליניארי הנובע מלוגריתם של פונקציה אקספוננציאלית). ה”חדשות הטובות” הן כי הבליעה מגדילה את הסיכוך בתדרים גבוהים. ה”חדשות הרעות” הו כי הבליעה היא כלי העבודה היחיד שיש לנו בסיכוך תדרים נמוכים כיוון שיש החזרות וירטואליות משדות מגנטיים בעלי תדר נמוך. יש לקלוט אנרגיית שדה מגנטי נמוך-תדר בעזרת פלדה או חומר אחר בעל פרמביליות גבוהה.

6. פגיעות בסיכוך
בקלות בה ניתן לספק סיכוך בתדרים גבוהים ניתן להרוס מרבית מהסיכוכים. שני המזיקים העיקריים לסיכוך הינם: חריצים (SLOTS‏) וחדירת מוליכים (PENETRATIONS‏) כמתואר באיור 4.

חריצים (SLOTS‏) – האינטואיציה אומרת כי כל פתח בסיכוך יכול לדלוף, בדומה לחלון היכול לגרום להפסדי חום בבניין. למרבית הפלא, אין חשיבות לשטח הפתח ממנו יש דליפה.
‏אלקטרומגנטית אלא החשיבות ניתנת למימד הארוך ביותר של הפתח. חריץ
של  האורך נתון באינציים) ידלוף בערך פי 10 ‏מאשר חריץ 1×1 ‏אפילו אם לשניהם יש אותו שטח. החריצים מתנהגים כאנטנות קטנות. למעשה, מטוסים וחלליות משתמשים לעיתים בחריצים בהצלחה. מכיוון שהחריצים הינם אנטנות קטנות, ניתן לבטא את הדליפה שלהם במשוואה הבאה:

כאשר:
תדר הקרינה
אורך הפתח
ככלל אצבע, יש לשמור על חריצים הקצרים מ- בתדרים הגבוהים.
נציג כמה דוגמאות:
ערכים מקסימליים אלה מבטיחים ניחות של 20dB ‏לפחות בתדרים גבוהים. אם רצונך בניחות של 40dB, יש לשמור על חריץ הקצר מ-או של שלשת הערכים המצוינים בטבלה הנ”ל.
‏חדירת מוליכים (PENETRATION‏) – הגורם השני המסב נזק לסיכוך הינה מתכת העוברת דרך הסיכוך כגון חדירת כבלי כבל חיצוני לתוך הקופסה. מימדים אינם חשובים כאן; אפילו חור סיכה עם חוט מבודד העובר דרכו יכול לשאת כמות גדולה של אנרגיה דרך הסיכוך.

7. תכנון סיכוכים
‏עתה, משסיימנו את כיסוי הפיסיקה של הסיכוך ודנו בבעיות, נבין כיצד לתכנן סיכוכים אלקטרומגנטיים טובים. נשים דגש על סיכוכי RF ‏בתחום 30-1000MHz.
7.1 בחירת החומר המתאים
‏כיום רוב המארזים האלקטרוניים הסגורים עשויים מפלסטיק או מתכת. אם המארז מתכתי, בעיית הסיכוך הינה בקו החיבור, בפתח ובחדירת המוליך. אם המארז עשוי פלסטיק עליך לקחת בחשבון את מוליכות חומר הסיכוך ואת יכולתו להידבק לפלסטיק. בשני המקרים יש להתחשב בקורוזיה, בייחוד אם הסביבה המיועדת חשופה למזג האוויר.
חומרים מתכתיים – אלומיניום ופלדה הם חומרי הסיכוך הנפוצים. כפי שראינו, אפילו שכבה דקה של מתכות אלה מספקת יותר מסיכוך בתדר גבוה. אם יש צורך בסיכוך שדה מגנטי בתדר נמוך יש להשתמש בפלדה. אלומיניום שקוף לתדרים נמוכים (מתחת ל- 1MHz‏) של שדות מגנטיים. בשל קורוזיה יש להגן על הפלדה (מפני חלודה) ועל האלומיניום (מפני חמצון) בעזרת צבע מוליך על כל משטח המתכת. שים לב כי אנודיזציה אינה מוליכה, וכך גם מרבית מהצבעים. יש לדאוג למגע מתכת-אל-מתכת נקי בין המשטחים הנוגעים זה בזה כאשר שאר המטחים יכולים להיצבע. עבור יישומים צבאיים ניתן לצפות משטח מתכתי בעזרת ניקל, בדיל, טיפול כרומטי או אפילו כסף. ניקל ובדיל עדיפים בשל מחירם הנמוך ותכונות הקורוזיה הטובות שלהם.
חומרים מצופים – מארז פלסטיק נפוץ כיום בעיקר עבור מוצרים מסחריים. הפלסטיק שקוף לאנרגיית RF ‏ודורש ציפוי מוליך על מנת לספק סיכוך .בשל הניחות הנמוך יחסית המושג מציפוי הפלסטיק (40-80dB‏) משתמשים במארז מתכתי עבור יישומים צבאיים הדורשים סיכוך של 1OOdB ‏לפחות. לצבע המוליך שימוש נרחב בציפויים מוליכים. הפופולארי מבין הצבעים מכיל ניקל או נחושת המספקים סיכוך של 40-60dB ‏בהוצאה מינימלית. צבע כסף מספק סיכוך של 80dB ‏אך הוא יקר. בעולם ה- EMI ‏מעדיפים את השימוש בניקל בשל התנגדותו לקורוזיה, אך הנחושת הופכת עתה לפופולארית יותר ויותר. לדעתנו, ציפוי גרפיט הוא המתאים ביותר לניקוז ESD ‏ואינו משמש כסיכוך EMI.
7.2 אטימת הכניסה
‏כפי שראינו, חורים, חדירות מוליכים וחריצים מקלקלים את הסיכוך. לצערנו, כמעט לכל מארז אלקטרוני יש חריצים, פתחים, בקרות, אינדיקציות ויציאות כבלים ומחברים. איור 5 ‏מתאר את אי-רציפות הסיכוך.
פתחים גדולים – כוללים כניסות צפייה (CRT‏-ים ומציינים) וכניסות אוורור. פתחים גדולים כאלה יוצרים דליפת סיכוך גדולה, אך למרבה המזל, עם מעט תשומת לב ניתן יהיה לאטום את הדליפה. אחת השיטות לאטימת פתח גדול דולף היא שבירתו לפתחים קטנים רבים. ניתן לעשות זאת על-ידי חציצה או על-ידי שימוש בצורה של פתחים קטנים במשטח המתכת על מנת ליצור את הפתח הדרוש. פתחים אלה לא חייבים להיות קטנים מדי, אפילו פתח בגודל 0.25 אינץי מספק ניחות של יותר מ- 30dB ‏ב- 1GHz ‏ויותר מ- 50dB ‏ב- 100MHz‏.
‏שיטה שנייה לאיטום פתחים גדולים הינה כיסוי הפתח הגדול בזכוכית הצבועה בצבע מתכתי או בכיסוי פלסטיק. הנתון העיקרי הוא מוליכות המשטח או הציפוי – ככל שנמוכה יותר, טוב יותר. 1Ω/m ‏של ציפוי מספק סיכוך של 40dB ‏עבור גלים משטחיים, ועבור 0.1Ω/m ‏הניחות המושג הינו 60dB.
‏השיטה השלישית לאיטום פתחים הינה כיסוי הפתח עם פאנל מתכתי “HONEYCOMB‏” (ייחלת-דבש”). טכניקה זו משמשת לעיתים קרובות כניסות אוורור כאשר דרושות הרבה רמות סיכוך גבוהות. כאשר פאנל זה מורכב בצורה נכונה ניתן להשיג מעל ל- 1OOdB ‏של סיכוך. שיטה זו שימושית יותר במערכות צבאיות ובחדרים מסוככים.
‏עבור כל אחת מהשיטות שהוזכרו יש לשים דגש על אופו ההתקנה .עליך לספק אטם RF ‏הדוק סביב ההיקף, כמתואר באיור 6‏. אטם הדוק משמעותו רציפות במגע ביו מתכות. יש לדאוג לקישור משטחי האטם והפאנל ובוודאי שלא להסתפק רק ב 4- ‏ברגים בפינות.
שיטה נוספת לסיכוך מפתחים אופטיים הינה יצירת מימד עומק מתכתי למפתח (גליל או קונוס).
L ‏אם קוטר המפתח D ‏ומימד העומק L‏, אזי הניחות המושג הינו
SEAMS ‏(חיבורים) – כוללים חיבורים מכניים וחיבור חלקים. החיבורים יוצרים אנטנות SLOT ‏היכולות לדלוף יותר EMI ‏ככל שהפתח גדול יותר. זכור, הנתון הקריטי הינו אורך הפתח ולא השטח הכללי. אחת השיטות לאטימה הינה שבירת ה- SLOT ‏-ים בעזרת פיתול, שיטה המפחיתה חלל מינימלי בין נקודת המגע בין המתכות בשל פיתול משטחי המתכת (איור 7‏). אם הפאנלים נצבעו, אזי אין אפשרות למגע בין המתכות כך שיש לשמור שלא יהיה צבע בחיבורים. הפיתול מספק SE ‏בתדרים מעל ל- 1OOMHz ‏כאשר בתדר זה ריווח הפיתול הינו 6 ‏אינץי ומספק ניחות של 20dB ‏דרך ה- SLOT‏.

GASKETS ‏(אטמים) – הינם אטמי EMI ‏עם מוליך. נציין ארבעה סוגים של אטמי EMI ‏מסוככים: נחושת-פחמן, רשת חוטים, חומר אלסטי מוליך ואטם בד מוליך מעל ספוג.
1‏. אטם נחושת-פחמן – מציע את ביצועי EMI ‏הטובים ביותר, מגיע לפעמים לניחות של 100dB‏. לחומר זה מוליכות גבוהה ותכונות קורוזיה טובות. אטם זה גמיש ותופס מעט מקום, מה שהופך אותו לאידיאלי עבור דלתות ופאנלי גישה.
2‏. רשת חוטים – מציעה ביצועי EMI ‏טובים. רשת חוטים טובה עבור איטום קבוע ואינה מתאימה לדלתות ופאנלים נפתחים ונסגרים.
3‏. חומר אלסטי מוליך – מציע גם הוא ביצועי EMI ‏טובים, אך לא טובים כמו רשת חוטים. ניתן להשתמש באטמים אלה על מנת לספק אטימות לסביבה ככל שניתן באיטום RF.
4‏. אטם בד מוליך מעל ספוג – הינו “פנים חדשות” בעולם ה- EMI ‏אך הוא די יעיל.
‏השימוש העיקרי הוא בבד מצופה כסף מעל תא ספוגי פתוח ליצירת אטם רך. השימוש העיקרי באטם זה הוא ביישומים מסחריים עבור מדפים ופאנלי דלתות. החיסרון הוא בקושי האיטום ובבליעות אחרי מספר שימושים.
5‏. אצבעות מגע מבריליום נחושת- המספקות אטימת EMI ‏מעולה אך לא אטימה סביבתית.
‏אטמי EMI ‏הינם פופולאריים מאוד במערכות מהירות. אם אתה מתכנן מערכת המהירה מ-20MHz‏, אם אתה חושש מ-ESD ‏או מחסינות RF‏, עליך להשתמש באטמים לאיטום החריצים. כמעט כל אטמי ה- EMI ‏שצויינו יעילים, כך שההחלטה באיזה אטם להשתמש היא של המתכננים המכניים בלב .

7.3 הגנת חדירת מוליך (PENETRATION)
‏איור 8 ‏מציג מספר סוגים של PENETRATION ‏ואופן הגנתם מפני EMI ‏.
סיכוך כבלים – יש לדאוג לקישור היקפי בין סיכוך הכבל לגוף הקופסה על מנת לשמור על יעילות סיכוך הכבל. עבור מחברים יש לדאוג לאטם רציף מסיכוך הכבל אל ה-Backshell ‏של המחבר, אל חיבורי המחבר ואל הגוף.
קווי אות והספק – קווי אות והספק לא מסוככים החודרים לסיכוך חייבים להיות מסוננים בנקודת חדירת המוליך לסיכוך. מסנני Feed through ‏יעילים אך יקרים. מסננים לתדר גבוה הקרובים ל- Penetration ‏בדרך-כלל טובים ליישומים מסחריים. עבור יישומים צבאיים.
‏ותכנונים אחרים בעלי ביצועים גבוהים יש להשתמש במסנני Feed through ‏או במחברים מסוננים.
מכוונים – בקרת מכוונים עלולה לספק חדירה Penetration ‏דרך הסיכוך. יש לקשור אותם אל הסיכוך בנקודת ה- Penetration‏. כל מוליך החוצה את הסיכוך חייב להיות מקושר אליו.
סיב אופטי – זוהי הדרך היעילה ביותר לדאוג שה- Penetration ‏לא יוליך בסיכוך.
‏כאשר דנים בסיכוך יש להתחשב בנושאים הבאים:
הארקת הסיכוך – לחיבור לגוף הפלטפורמה אין משמעות מבחינת יעילות הסיכוך כנגד שדות חיצוניים ופנימיים. סיכוך EMI ‏שלם היוצר “כלוב פארדיי” אשר מגן על המעגלים בסיכוך אינו דורש חיבור לגוף היחידה, אך יתכן שיהיה צורך להאריק את הסיכוך למטרות הגנת ברקים, ESD ‏ובטיחות. אם נחשפה מתכת, יש להאריק אותה דרך אדמת אבטחה להגנה מפני שוק חשמלי פתאומי. במקרים מסוימים יש חשיבות להארקת גוף הקופסאות לגוף הפלטפורמה כתלות במשטר האדמות במערכת למניעת רעשי EMI.
סיכוך פנימי – יש להשתמש בסיכויכם פנימיים במעגלים בעייתיים. בתכנונים דיגיטליים יש שימוש בסיכוך פנימי עבור מערכות מהירות ודואגים לסגירה של מיקרופרוססורים וגבישים על-ידי סיכוך מתכת קטן על הלוח.
סיכוך חלקי – כאשר דנים בסיכוכי “כלוב פארדיי”, ניתן למצוא סיכוכים חלקיים יעילים לא פחות מהסיכוכים הפנימיים. הוספת סיכוך סביב מעגלים בעייתיים או הוספת כיסוי הן דרכים יעילות להפסקת הצימוד הקיבולי. שלא כמו הסיכוך המלא, סיכוכים חלקיים אלה חייבים להיות מחוברים לאדמת האות על מנת לספק מסלול חזרה לזרם הנבלם על-ידי הסיכוך.
שמירת הכבל רחוק מחריצים וחיבורים בסיכוך – הבעיה מתוארת באיור 9. זכור, ה- SLOT ‏- ים מהווים אנטנות קטנות ב- RF ‏. אין להרשות רשלנות בהעברת כבלים.

Mr. Eli Recht has 33 years of experience in defense EMC projects. He has Worked at ELTA/IAI, TADIRAN, MBT/IAI and was the head of EMC group in EL-OP LTD, Chief EMC engineer in laser range finders and designators, thermal imager, space and observation systems, fire control systems and avionics.