Ottenere la migliore compatibilità elettromagnetica dai cavi schermati fino a 2,8 GHz, parte 2

Nella Parte 1 di questo articolo, ho condiviso con voi le origini del mio viaggio per valutare l'efficacia di schermatura (SE) dei cavi schermati1 e ho discusso alcune regole di base per la terminazione delle schermature dei cavi. Nella Parte 2 riassumerò i test che ho recentemente condotto su vari approcci per migliorare l'efficacia della schermatura dei cavi schermati utilizzati nelle applicazioni ad alta frequenza e i risultati di tali test.

1 Nel contesto del presente articolo le parole: schermato; schermo, o lo schermo può essere sostituito da uno schermato; rispettivamente scudo, o schermatura, e viceversa, senza alcuna variazione di significato.

Nota: tutte le trecce di questi cavi, sia a strato singolo che doppio, utilizzavano lo stesso tipo di treccia fissata ai gusci posteriori nello stesso modo su entrambe le estremità.

Una singola treccia da sola, per verificare che il rumore di fondo del test sia sufficientemente basso.

Figura 4: I gruppi di cavi per le misurazioni di riferimento e per i cavi TP con schermatura a treccia singola con trecce singole (ovvero, due strati di schermatura a treccia in totale)

Un cavo a doppino intrecciato (TP) non schermato (in realtà, il cavo TP schermato a treccia singola utilizzato per assemblare i cavi da 3 a 6, con la guaina esterna in plastica e la schermatura rimossi).

I risultati misurati su questo cavo sono stati utilizzati come riferimento da sottrarre dai risultati misurati di ciascuno degli altri test sui cavi (ovvero, cavi da 3 a 12) per determinare il relativo SE rispetto alla frequenza.

Un attento controllo dell'intera configurazione del test ha cercato di garantire che l'accoppiamento RF dall'antenna al cavo e gli effetti di risonanza della stanza fossero identici in ogni test in modo che si annullassero. I risultati hanno mostrato che abbiamo avuto un discreto successo in questo.

Nota: questi cavi e i cavi 6, 10, 11 e 12 di seguito utilizzavano tutti lo stesso tipo di cavo TP a schermatura singola.

Nota: questi quattro cavi e i cavi 3, 4 e 5 sopra utilizzati utilizzavano tutti lo stesso tipo di cavo TP a schermatura singola.

Figura 5: Cavi assemblati con cavi TP schermati a treccia singola con doppie trecce (ovvero tre strati di schermatura intrecciata in totale)

Nota: questi due cavi utilizzavano entrambi lo stesso tipo di cavo TP con schermatura a doppia treccia.

Figura 6: Cavi assemblati con cavi TP schermati a doppia treccia con doppie trecce (ovvero, quattro strati di schermatura intrecciata in tutto)

Esistono molti modi per testare l'SE dei cavi assemblati (ad esempio, i cavi più i relativi connettori) e ciascuno dovrebbe fornire risultati diversi anche con cavi assemblati identici. Quindi, ho scelto un metodo di test che rappresentasse al meglio la situazione a cui ero maggiormente interessato e che fosse anche il più semplice e veloce da eseguire con le strutture e le risorse che avevo a disposizione in quel momento (vedere Figure 7, 8 e 9).

Figura 7: schizzo dell'impianto di prova

Figura 8: Esempio di misurazione di un cavo, che mostra i collegamenti ai connettori montati a paratia sul pannello dei connettori a paratia nella parete della camera di prova

Figura 9: Esempio di misurazione di un cavo, che mostra l'iniezione di RF in un cavo

Le peggiori imperfezioni di questo metodo sono state cancellate da un attento controllo di coerenza e ripetibilità e sottraendo i risultati misurati per ciascun cavo assemblato dalle misurazioni del cavo TP non schermato di riferimento, cavo 2 (vedere sopra e Figura 4).

La camera di prova un tempo era stata una grande camera TEMPEST per comunicazioni sicure, ma per molto tempo era stata utilizzata come magazzino.

Con un analizzatore di spettro, una sonda RF a campo vicino efficace fino a 6 GHz e un generatore a pettine radiante Tek box TBCG1, 100 MHz - 6 GHz, non ci è voluto molto per identificare le perdite RF e risolverle (dita a molla corrose attorno alla porta e un cavo telefonico introdotto senza soppressione RF). Un pannello connettore (visibile nella Figura 8) è stato progettato, fabbricato e fissato a un foro praticato nella parete della camera e ha inoltre controllato eventuali perdite RF fino a 6 GHz.

Avrei preferito una camera anecoica o una camera con modalità agitata, ma almeno le scaffalature metalliche e l'attrezzatura immagazzinata nella stanza hanno interrotto la maggior parte dei suoi principali modi risonanti! E alcuni frammenti di piastrelle di ferrite avanzate da una camera di prova EMC anecoica sono stati sufficienti per affrontare le peggiori onde stazionarie rimanenti.