Часть 4 – Эффективность экранирования

Как только вы выбираете щит, как вы определяете его эффективность экранирования? В части 4 этой серии из четырех частей рассматривается, как вычислить эффективность экранирования и почему эффективность экранирования является субъективным показателем производительности экрана.

SE Определен

Эффективность экранирования (SE) – это термин, которым разбрасываются, не особо задумываясь о том, что он означает. Большинство инженеров предполагают, что SE является неотъемлемым свойством экрана, но, как мы узнали в части 3 этой серии, эффективность экранирования зависит от конфигурации экрана и импедансов цепи. Это также зависит от характера помех, которым подвергается экран.

Эффективность экранирования – это отношение амплитуды сигнала без экрана к амплитуде сигнала с экраном, обычно выражаемое в децибелах

Единственный способ определить SE – это провести тест или провести анализ с использованием тех же схем, кабелей и методов помех, что и при конечном использовании. Сначала выполните тест или анализ со снятым экраном, затем повторите с установленным экраном. Вычислить SE как

Щиты предназначены не только для защиты от радиации

Обычно мы думаем о кабельных экранах как о способе контроля излучения между проводниками кабеля и окружающей средой, т.е. излучаемые выбросы и излучаемая восприимчивость. Однако экраны также могут быть полезны для управления радиочастотным током и напряжением, которые протекают по проводникам кабеля, т.е. проводимыми излучениями и проводимой восприимчивостью.

Однако будьте осторожны, щиты иногда создают неожиданные проблемы. Как мы проиллюстрировали в примерах ниже, предварительный анализ выявляет потенциальные проблемные области.

Как вычислить SE

Здесь мы используем приведенную ниже простую схему для определения эффективности экранирования. Схема состоит из источника 5 В с последовательным сопротивлением 1 Ом и резистивной нагрузки 10 Ком. Провод длиной 3,3 метра, расположенный на высоте 5 см над плоскостью заземления, соединяет нагрузку с источником. Экран изготовлен из плетеной проволочной оплетки, типичной для сигнальных кабелей, и соединен с плоскостью заземления с обоих концов с незначительным сопротивлением.

SE – это динамическое свойство

Как обсуждалось в предыдущих трех частях этой серии, кабель SE не является свойством экрана, а вместо этого является побочным продуктом конструкции экрана, сопротивления цепи и использования. Производительность экрана изменяется при любом из этих изменений.

Строительство

Как мы видели в части 3, сопротивление передачи экрана и пропускная способность передачи являются единственными внутренними свойствами экрана. Если физические размеры экрана, материалы или изготовление различаются, SE изменяется.

Сопротивление цепи

Для данного кабельного экрана, если изменяется сопротивление источника или нагрузки, изменяется SE экрана. Вот почему вы не можете полагаться на показатели эффективности защиты от производителя. Если ваша схема не имеет импедансов источника и нагрузки 50 Ом, SE будет отличаться от заявленного.

Использование

SE зависит от того, что делает щит. Например, экран, который обеспечивает уменьшение полей, излучаемых кабелем, на 80 дБ, может обеспечить ослабление только на 40 дБ для полей, генерируемых извне.

Как использование Shield влияет на SE

Приведенные ниже примеры иллюстрируют, насколько по-разному работает один экран при использовании для двух разных целей. В первом случае мы рассчитываем SE для проведенной заявки на выбросы. Во втором мы вычисляем SE для чувствительности к проводимым воздействиям. Один и тот же экран обеспечивает радикально различную защиту для этих двух целей.

Проведенные выбросы

Для этого проведенные выбросы (CE) анализ, источник напряжения установлен в виде трапеции 10 кГц с временем нарастания и спада 100 нсек. Проводимое излучение – это ток в частотной области, индуцируемый на проводе напряжением источника. Используя схему, описанную выше, мы рассчитываем проводимые выбросы без экрана и с ним и используем соотношение результатов для вычисления SE.

Для неэкранированного кабеля ток источника имеет только один обратный путь – плоскость заземления. Для экранированного кабеля ток источника имеет два пути возврата: плоскость заземления и экран, поскольку экран заземлен с обоих концов. Поскольку плоскость заземления и экран расположены параллельно, обратный ток имеет более низкий импеданс для экранированного кабеля, чем для неэкранированного кабеля. В результате проводимые выбросы в целом выше для экранированного кабеля, чем для неэкранированного кабеля.

В этом приложении экран ухудшает низкочастотные проводимые излучения, а не улучшает их. Эффективность экранирования отрицательна ниже примерно 12 МГц. Выше 12 МГц SE чередуется между положительными и отрицательными значениями из-за резонансов кабеля и экрана.

Как это может быть?

Ответ кроется во входном сопротивлении кабеля. Емкость между проводом и экраном уменьшает входное сопротивление экранированного кабеля с увеличением частоты. При частоте 1 МГц входное сопротивление неэкранированного кабеля составляет 4,5 Ком, но для экранированного кабеля оно составляет всего 1,2 Ком. Источник напряжения с низким импедансом вырабатывает больший ток (проводимое излучение), поскольку эффективное сопротивление нагрузки для экранированного кабеля ниже.

Проводимая восприимчивость

Теперь давайте посмотрим на эффективность экранирования того же кабельного экрана для защиты от проводимости (CS).

Синусоидальная волна 10 мА вводится на исходном конце линии, как это было бы сделано для массового ввода кабеля, и частота изменяется от 10 кГц до 400 МГц. Наведенное напряжение контролируется по импедансу нагрузки как показатель того, насколько хорошо экран защищает цепь.

Ток, подаваемый по неэкранированному кабелю, индуцирует на проводе 10 мА. На низких частотах большая часть вводимого тока протекает через нагрузку, индуцируя около 100 вольт. При увеличении частоты часть вводимого тока не поступает в нагрузку из-за эффектов излучаемой связи, поэтому индуцированное напряжение нагрузки ниже на высоких частотах.

В экранированном кабеле большая часть вводимого низкочастотного тока протекает по экрану, а минимальный ток – по проводу, поэтому низкочастотное напряжение, индуцируемое на нагрузке, невелико. Однако по мере увеличения частоты и снижения эффективности экрана из-за увеличения передаточного сопротивления экрана индуцированное напряжение нагрузки увеличивается. Пики и впадины индуцированного напряжения нагрузки являются результатом сложных резонансов между проводом, экраном и плоскостью заземления.

Для этого проводимая восприимчивость например, экран обеспечивает более 90 дБ SE на низких частотах.

Сравнение

В отличие от эффективности экранирования CE, эффективность экранирования CS экрана намного выше на большей части частотного диапазона.

Тот же щит, разная эффективность экранирования. Эффективность экранирования зависит от использования.

Предыдущие посты в этой серии

Эта статья является четвертой из серии из четырех частей, в которой рассматривается экранирование кабелей для электромагнитная совместимость. Пожалуйста, посетите веб-сайт программного обеспечения EMI, чтобы получить доступ к остальным трем частям.

Часть 1 – Введение
Часть 2 – Сколько Экранирования Вам нужно?
Часть 3 – Как рассчитать свойства экрана
Часть 4 – Как правильно оценить эффективность экранирования

Вы, должно быть, вошел в систему чтобы оставить комментарий.