Часть 3 – Понимание свойств экранирования кабеля

Вам необходимо выбрать экран кабеля, обеспечивающий достаточное затухание для выполнения работы, без чрезмерного проектирования и увеличения 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 экрана

Инженеры склонны рассматривать кабельные экраны с точки зрения эффективности экранирования. Это удобный способ сравнить один щит с другим. В конце концов, щит, который обеспечивает большую эффективность экранирования, является лучшим щитом, верно?

Не всегда.

Определена эффективность экранирования (SE)

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

Яблоки и апельсины

Сравнение SE двух разных кабелей допустимо только в том случае, если установка и схема идентичны. Они должны иметь одинаковую длину, одинаковую высоту над землей и одинаковые способы 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. SE из двух экранов сопоставим, идентичны только конфигурации кабелей.

Даже для одного и того же экрана SE изменяется при изменении настройки 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 неотъемлемым свойством экрана, а зависит от области применения.

Внутренние свойства экранирования кабеля

Кабельные экраны обладают двумя неотъемлемыми свойствами: передаточным сопротивлением и пропускной способностью.

Низкий импеданс передачи соответствует высокой эффективности экранирования, а низкий коэффициент пропускания передачи соответствует высокой эффективности экранирования. В отличие от эффективности экранирования, сопротивление 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, передаточное сопротивление – это напряжение на единицу длины, индуцируемое на проводах внутри экрана кабеля током, протекающим по экрану кабеля.

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

Сопротивление передачи изменяется в зависимости от частоты. На очень низких частотах передаточное сопротивление равно сопротивлению экрана постоянному току. С увеличением частоты сопротивление передачи имеет тенденцию к уменьшению для сплошных экранов, но имеет тенденцию к увеличению 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.

Прочный щит

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

Кабельные экраны, изготовленные из металлизированной диэлектрической подложки, такой как майлар, обладают экранирующими свойствами, которые приближаются к тонким сплошным экранам. Экраны из фольги обычно имеют металлизацию всего в несколько микрон и, следовательно, обладают относительно высоким сопротивлением передачи и низкой эффективностью экранирования на низких частотах. С увеличением частоты характеристики экранов из фольги имеют тенденцию к улучшению и могут приближаться к сплошному экрану на очень высоких частотах.

Плетеный щит

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

Металлический ленточный экран

Сопротивление передачи ленты из металлизированной ткани и ленты из металлической фольги, которая спирально обмотана вокруг кабеля, относительно невелико на низких частотах. Однако с увеличением частоты утечка через зазор, образованный клейкой лентой, становится заметной. 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 обмотки имеет тенденцию стабилизировать передаточное сопротивление. Экраны из металлической ленты обеспечивают меньшую эффективность высокочастотного экранирования, чем сплошные экраны или экраны из фольги, но гораздо большую, чем экраны из оплетки.

Допуск к передаче щита

Пропускная способность передачи определяется как отношение тока, индуцируемого на единицу длины по проводам внутри экрана кабеля, к напряжению, присутствующему на экране кабеля.

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 гораздо менее значительна, чем сопротивление передачи, поскольку индуцированное напряжение экрана относительно низкое. Для экранов, заземленных с одного конца, индуцированное напряжение на экране может быть значительным, и для этих экранов пропускная способность передачи более важна.

Подобно передаточному сопротивлению, пропускная способность передачи изменяется в зависимости от частоты. На низких частотах пропускная способность передачи обычно очень низкая, но имеет тенденцию к росту с увеличением частоты. По сравнению с индуцированными эффектами передаточного сопротивления, эффекты пропускания передачи менее значительны для большинства экранированных кабелей.

В следующих постах

Эта статья является третьей из серии из четырех частей, в которой рассматривается экранирование кабелей 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 должны войти в систему, чтобы оставить комментарий.