Поиск

Переходное сопротивление экранов (2)



В статье (1) мы рассказывали о концепции переходного сопротивления для экранов коаксиальных кабелей (Zt) и применении для оценки наводимого напряжения и коэффициента экранирования. Продолжим изложение аспектов этой концепции.

Использование Zt для прогнозирования электромагнитного излучения от коаксиального кабеля. Принцип Zt является абсолютно взаимным и может применяться в обе стороны. Радиочастотные сигналы, видеосигнал базовой полосы, некоторые линии ЛВС и другие высокочастотные сигналы передаются по коаксиальным кабелям. Очень малая часть преднамеренного сигнала (обычно от 0,3 до 0,1 процента выше нескольких МГц) возвращается по путям, отличным от самого экрана. Ток сигнала I0, возвращаемый внутренней стороной экрана, вызывает появление наведенного напряжения вдоль внешней стороны. Это напряжение определяется как:

Vвнеш = Zt (Ом / м) x Х (м) x I0 = Zt (Ом / м) x l (м) x V0 / ZL (4)

В свою очередь, это напряжение Vвнеш приводит к тому, что внешний ток возбуждает антенну, образованную контуром «экран-земля», и излучает. Это поле напрямую связано с качеством экрана и заземления.

Ток по внешней стороне экрана можно найти как:

Iвнеш = Vвнеш / Zвнеш,

где Zвнеш рассчитывается также, как и для случая восприимчивости. Опять же нужно не забыть включить сюда импедансы соединителей и заземлителей. Несмотря на то, что их вклад в Zвнеш обычно минимален, Zt должен быть в сотни или тысячи раз меньше, чем Zвнеш. Излученное экраном поле может быть рассчитано с использованием монопольных или дипольных уравнений с Vвнеш в качестве входного напряжения. Когда кабель становится электрически длинным, его длину в уравнениях заменяют на λ / 2, а внешний импеданс между кабелем и землей - на ZC = 60 logn (4h / d) (6).

Пример. Двухметровый коаксиальный кабель RG-58 соединяет два шкафа с разъемами BNC на обоих концах. Электрические параметры:

Полезный сигнал: 15 МГц видео;

Сопротивление нагрузки: 75 Ом;

Амплитуда основной гармоники (15MHz) = 10В;

Амплитуда 3-ей гармоники (45 МГц) = 3,3В;

Амплитуда 5-ой (75 МГц) = 2В;

Диаметр кабеля = 0,5 см

Высота над землей = 30 см.

Вычислить напряженность излучаемого третьей гармоникой поля на расстоянии 3м.

Решение. Во-первых, нам нужно определить площадь излучающего контура:

S = 2 м х 0,3 м = 0,6 кв.м. = 6000 кв.см.

Для частоты 45 МГц, длина волны λ = 6,70 м, поэтому кабель длиной 2м уже превышает λ/4. Можно считать, что эффективность излучения антенны, образованной контуром «экран-земля», достигла максимума, как и импеданс внешнего контура. Характеристический импеданс при этом

ZC = 60 logn (4 x 30/5) = 330 Ом.

I0 (45 МГц) = V0 / 75 Ом = 3,3 / 75 = 44 мА.

Напряжение на внешней стороне экрана, обусловленное Zt:

Vвнеш (45MHz) = I0 х Zt (Ом/м) x 2м,

где Zt (45 МГц) = 0,4 Ом/м - задавалось графиком в статье (1) для кабеля RG-58.

Vвнеш = 0,044 х 0,4 х 2 м = 35 мВ.

Это напряжение, в свою очередь, приводит к возникновению внешнего тока на контуре:

Iвнеш = Vвнеш / ZC = 35 мВ / 330 Ом = 107 мкА.

Излучаемое поле на расстоянии 3м (в условиях дальней зоны) можно быстро оценить следующим образом:

E (мкВ/м) = [1.3. S (кв.см) х I (А) х F*F (МГц)] 1 / D,

E (мкВ/м) = 560 мкВ/м или 55 дБмкВ/м.

Примечание: Поскольку весь расчет был выполнен в пиковых значениях, следует вычесть 3dB для преобразования от пикового к среднеквадратичному значению, но они компенсируются почти полностью отражением от плоскости заземления при конфигурации испытаний по CISPR / FCC.

Поскольку излучаемый уровень экрана примерно в 500 раз ниже, чем если бы излучал голый проводник с тем же током, нормы FCC для класса B будут превышены на 15 дБ на частоте 45 МГц, а также и на 75, 105 МГц и т.д. Существует несколько способов уменьшения этой эмиссии:

- Выберите коаксиальный кабель с более низким Zt, например, экраны с более плотным плетением, толстой оплеткой или двойным экраном.

- Подвигайте ферритовую муфту по экрану кабеля.\

- Для достижения требуемого затухания потребуется дополнительное сопротивление серии около 1200 Ом, например, сделав на кабеле двойной виток на большом ферритовом кольце.

- Уменьшите высоту кабеля над пластиной заземления.

Продолжение следует...


Полное или частичное копирование материалов запрещено. При согласованном использовании материалов сайта необходима ссылка на ресурс.

Вся представленная на сайте информация, касающаяся технических характеристик, наличия на складе, стоимости товаров, носит информационный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой, определяемой положениями Статьи 437(2) Гражданского кодекса РФ.

© Emctestlab llc, Москва, 2017

  • Instagram -Emctestlab
  • Twitter - ЭМСТЕСТЛАБ
  • Facebook Icon - Emctestlab profile
  • YouTube - Emctestlab LLC
  • Vkontakte - ЭМС группа
  • Google+ - Лаборатория ЭМС инноваций
  • Tlegram канал ЭМСТЕСТЛАБ
ЭМСТЕСТЛАБ логотип