最大 2.8 GHz のシールド ケーブルから最適な EMC を得る、パート 2

Jul 11, 2023

この記事のパート 1 では、シールド 1 ケーブルのシールド効果 (SE) を評価するという私の旅の原点を共有し、ケーブル シールドの終端に関するいくつかの基本的なルールについて説明しました。 パート 2 では、高周波アプリケーションで使用される遮蔽ケーブルのシールド効果を向上させるためのさまざまなアプローチに関して最近行ったテストと、そのテストの結果を要約します。

1 この記事の文脈では、次の言葉が使用されます。 スクリーン、またはスクリーニングをシールドに置き換えることもできます。 意味は変わりませんが、それぞれシールド、またはシールド、およびその逆も同様です。

注: これらすべてのケーブルのオーバーブレイドは、単層か二層かに関係なく、両端で同じ方法でバックシェルにクランプされた同じタイプの編組を使用しています。

単一のオーバーブレイドを単独で使用し、テストのノイズ フロアが十分に低いことを確認します。

図 4: 基準測定用のケーブル アセンブリと、単一の編組を備えた単一編組シールド TP ケーブル (つまり、合計 2 つの編組シールド層) のケーブル アセンブリ

単体のシールドなしツイストペア (TP) ケーブル (実際には、ケーブル 3 ～ 6 を組み立てるのに使用される単一編組シールド TP ケーブルから、外側のプラスチック ジャケットとシールドが取り外されたもの)。

このケーブルの測定結果は、他のケーブル テスト (ケーブル 3 ～ 12) のそれぞれの測定結果から差し引かれる基準として使用され、相対的な SE 対周波数を決定しました。

テスト設定全体を注意深く制御することで、アンテナからケーブルへの RF 結合と室内共振効果がすべてのテストで同一となり、それらが相殺されるようにしました。 結果は、これに関してはかなり成功していることを示しました。

注: これらのケーブルと以下のケーブル 6、10、11、および 12 はすべて、同じタイプのシングル シールド TP ケーブルを使用しました。

注: これら 4 つのケーブルと上記のケーブル 3、4、および 5 はすべて、同じタイプのシングル シールド TP ケーブルを使用しました。

図 5: 二重編組シールド (つまり、合計 3 つの編組シールド層) を備えた単一編組シールド TP ケーブルを備えたケーブル アセンブリ

注: これら 2 つのケーブルは両方とも同じタイプの二重編組シールド TP ケーブルを使用しました。

図 6: 二重編組シールド付き TP ケーブル (つまり、合計 4 つの編組シールド層) を備えたケーブル アセンブリ

ケーブル アセンブリ (つまり、ケーブルとそのコネクタ) の SE をテストする方法は数多くあり、同一のケーブル アセンブリであってもそれぞれ異なる結果が得られることが予想されます。 そこで、私が最も関心のある状況を最もよく表し、その時点で利用可能な設備とリソースを使って最も簡単かつ迅速に実行できるテスト方法を選択しました (図 7、8、および 9 を参照)。

図 7: テストセットアップのスケッチ

図 8: ケーブルの測定例。テスト チャンバーの壁にあるバルクヘッド コネクタ パネル上のバルクヘッドに取り付けられたコネクタへの接続を示しています。

図 9: ケーブルへの RF の注入を示すケーブルの測定例

この方法における最悪の欠陥は、一貫性と再現性を注意深く制御し、基準の非シールド TP ケーブルであるケーブル 2 の測定値から各ケーブル アセンブリの測定結果を差し引くことによって相殺されました (上記および図 4 を参照)。

テスト チャンバーはかつては安全な通信のための大型 TEMPEST チャンバーでしたが、長い間保管庫として使用されていました。

スペクトラム アナライザ、最大 6 GHz まで有効なニアフィールド RF プローブ、および Tek ボックス TBCG1 放射コム発生器 (100 MHz ～ 6 GHz) を使用すると、RF 漏れを特定して修正するのに時間はかかりませんでした (ドアの周りの腐食したスプリング フィンガー、 RF 抑制なしで持ち込まれた電話線）。 コネクタ パネル (図 8 に表示) が設計、製造され、チャンバー壁に開けられた穴に取り付けられ、最大 6 GHz の RF リークもチェックされました。

私は無響室かモード撹拌室のどちらかを希望していましたが、少なくとも金属製のラックと室内に保管されていた機器により、主要な共振モードのほとんどが破壊されました。 また、無響 EMC 試験室から残ったフェライト タイルの破片を数枚使用すれば、残っている最悪の定在波に対処するのに十分でした。