Часть 3 – Понимание свойств кабельного экрана

Вам необходимо выбрать кабельный экран, обеспечивающий достаточное затухание для выполнения работы, без чрезмерного проектирования и добавления ненужных затрат и сложности. Однако, прежде чем выбрать экран, убедитесь, что вы понимаете разницу между свойствами экрана и эффективностью экранирования.

В части 3 этой серии из четырех частей рассматриваются внутренние свойства экрана.

Эффективность экранирования не является свойством экранирования

Инженеры склонны думать о кабельных экранах с точки зрения эффективности экранирования. Это удобный способ сравнить один щит с другим. В конце концов, щит, который обеспечивает большую эффективность экранирования, – это лучший щит, верно?

Не всегда.

Определенная эффективность экранирования (SE)

SE кабеля – это отношение напряженности электрического или магнитного поля с установленным экраном и без него. Возможно, более интуитивно SE можно рассматривать как ослабление, которое обеспечивает экран.

Яблоки и апельсины

Сравнение SE двух разных кабелей допустимо только в том случае, если настройка и схема идентичны. Они должны иметь одинаковую длину, одинаковую высоту над землей и одинаковые методы подключения, а схемы, подключенные к проводам на каждом конце кабеля, должны иметь одинаковое сопротивление для обоих. В противном случае вы образно сравниваете яблоки и апельсины. Использование двух экранов сопоставимо, только конфигурации кабелей идентичны.

Даже для одного и того же экрана SE изменяется при изменении настроек или импедансов. Экран, который имеет 80 дБ SE на частоте 1 МГц при измерении с концевыми цепями 100 Ком, может иметь только 50 дБ SE при измерении с концевыми цепями 50 Ом. Это связано с тем, что эффективность экранирования не является внутренним свойством экрана, а зависит от приложения.

Внутренние свойства экрана кабеля

Кабельные экраны обладают двумя неотъемлемыми свойствами: импедансом передачи и коэффициентом пропускания передачи.

Низкий импеданс передачи соответствует высокой эффективности экранирования, а низкий коэффициент пропускания передачи соответствует высокой эффективности экранирования. В отличие от эффективности экранирования, импеданс передачи и пропускная способность передачи не зависят от конфигурации, поэтому их можно использовать для сравнения характеристик одного экрана с другим, не зная конечного назначения.

Сопротивление передачи экрана

По определению, сопротивление передачи – это напряжение на единицу длины, индуцируемое на проводах внутри кабельного экрана током, протекающим по кабельному экрану.

Например, если по экрану 3-метрового кабеля протекает 1 ампер, а на проводах внутри экрана индуцируется 60 мВ, то сопротивление передачи экрана составляет 20 Мом/м. Если вместо этого экран имеет сопротивление передачи 30 Мом / м, на проводах индуцируется 90 мВ, когда на экран подается 1 ампер.

Сопротивление передачи изменяется с частотой. На очень низких частотах сопротивление передачи равно сопротивлению экрана постоянному току. С увеличением частоты сопротивление передачи имеет тенденцию уменьшаться для сплошных экранов, но имеет тенденцию увеличиваться для экранов, которые не являются сплошными.

Давайте рассмотрим несколько примеров. Для каждого из них экран имеет диаметр 5 мм, толщину 127 мкм и изготовлен из меди.

Сплошной щит

С увеличением частоты глубина оболочки уменьшается, и ток перемещается ближе к внешней поверхности экрана. Провода внутри экрана подвергаются воздействию более низких уровней поля, и это меньшее воздействие соответствует меньшему сопротивлению передачи. Эффективность экранирования сплошного экрана возрастает с увеличением частоты.

Кабельные экраны, изготовленные из металлизированной диэлектрической подложки, такой как майлар, обладают экранирующими свойствами, приближенными к тонким сплошным экранам. Экраны из фольги обычно имеют металлизацию всего в несколько микрон и, следовательно, имеют относительно высокое сопротивление передачи, низкую эффективность экранирования на низких частотах. С увеличением частоты характеристики фольгированных экранов имеют тенденцию улучшаться и могут приближаться к сплошному экрану на очень высоких частотах.

Щит из оплетки

Экраны кабелей, изготовленные из плетеной проволоки, ведут себя как сплошные экраны на низких частотах. Сопротивление передачи экрана остается постоянным, затем начинает уменьшаться из-за скин-эффекта. Однако утечка через отверстия, созданные сплетенными жгутами оплетки, становится очевидной для большинства экранов оплетки в диапазоне примерно от 1 МГц до 10 МГц. На высоких частотах утечка через диафрагму становится больше, а сопротивление передачи экрана неуклонно увеличивается с увеличением частоты.

Экран из металлической ленты

Сопротивление передачи ленты из металлизированной ткани и ленты из металлической фольги, которая спирально намотана на кабель, относительно низкое на низких частотах. Однако с увеличением частоты становится заметной утечка через зазор, образованный клейкой лентой. Проводящий клей улучшает сопротивление передачи средних частот, но его удельное сопротивление обычно на несколько порядков выше, чем у поверхностного металла. На высоких частотах емкость между перекрывающимися участками обмоток имеет тенденцию стабилизировать сопротивление передачи. Экраны из металлической ленты обеспечивают меньшую эффективность высокочастотного экранирования, чем сплошные экраны или экраны из фольги, но гораздо большую, чем экраны из оплетки.

Допуск передачи экрана

Пропускная способность передачи определяется как отношение тока, индуцируемого на единицу длины на проводах внутри кабельного экрана, к напряжению, присутствующему на кабельном экране.

Пропускная способность экрана – это свойство емкостной связи экрана, которое пропорционально емкости между экраном и проводами внутри экрана. Для экранов кабелей, заземленных с обоих концов, пропускная способность передачи намного менее значительна, чем импеданс передачи, поскольку индуцированное напряжение экрана относительно низкое. Для экранов, заземленных с одного конца, индуцированное напряжение экрана может быть заметным, и для этих экранов пропускная способность передачи более важна.

Как и импеданс передачи, пропускная способность передачи изменяется с частотой. На низких частотах пропускная способность передачи обычно очень низкая, но имеет тенденцию к увеличению с увеличением частоты. По сравнению с индуцированными эффектами импеданса передачи, эффекты пропускания передачи менее значительны для большинства экранированных кабелей.

В следующих постах

Эта статья является третьей из серии из четырех частей, в которой рассматриваются экранирование кабеля для обеспечения электромагнитной совместимости. В следующей статье этой серии мы используем внутренние свойства экрана для расчета эффективности экранирования.

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.