RFrftools.io
EMC

Kabelschirmwirksamkeit

Berechnet die Schirmwirksamkeit von Koaxialkabeln oder geschirmten Kabeln vs. Frequenz mit dem Transferimpedanzmodell.

Loading calculator...

Formel

SE = 20·log₁₀(V_no-shield / V_shield)

Wie es funktioniert

Die Wirksamkeit der Kabelabschirmung quantifiziert, wie gut die metallische Abschirmung eines Kabels eine elektromagnetische Kopplung zwischen dem Kabelinneren und der äußeren Umgebung verhindert. Der Schlüsselparameter ist die Übertragungsimpedanz z_T (mΩ/m). Dabei handelt es sich um das Verhältnis der induzierten Leerlaufspannung am Innenleiter zum Schirmstrom, der sie verursacht. Bei niedrigen Frequenzen ist z_T ≈ R_DC (DC-Schirmwiderstand). Bei höheren Frequenzen verringert der Hauteffekt die effektive Schildstärke und erhöht Z_t. Bei einer geflochtenen Abschirmung steigt Z_t schließlich aufgrund von Leckagen durch die Zopföffnungen auf über einige MHz. Die Wirksamkeit der Abschirmung SE = 20·logzehnund (z_REF/z_T) dB, wobei Z_ref eine Referenzimpedanz ist. Für die Einhaltung von CISPR 22 ist im Allgemeinen ein SE > 40 dB erforderlich. Bei doppelt abgeschirmten Kabeln (Außengeflecht über Folie) wird ein SE von > 60 dB erreicht.

Bearbeitetes Beispiel

Problem: Ein abgeschirmtes Kabel hat R_DC = 10 mΩ/m, Länge 2 m. Verwenden Sie das vereinfachte Übertragungsimpedanzmodell Z_t = r_DC × l × √ (1+ (f/10 MHz) ²), berechnen Sie SE bei 1 MHz, 10 MHz und 100 MHz. Lösung (z_REF = 10 mΩ als Referenz): 1. Bei 1 MHz: z_T = 10 × 2 × √ (1+ (1/10) ²) = 20 × 1,005 = 20,1 mΩ; SE = 40 − 20·login (20,1/10) = 40 − 6 = 34 dB 2. Bei 10 MHz: z_T = 20 × √ (1+1) = 28,3 mΩ; SE = 40 − 20 · log( 28,3/10) = 40 − 9 = 31 dB 3. Bei 100 MHz: z_T = 20 × √ (1+100) = 201 mΩ; SE = 40 − 20·log( 201/10) = 40 − 26 = 14 dB Ergebnis: Oberhalb von 10 MHz nimmt die Wirksamkeit der Abschirmung bei diesem Modell deutlich ab. Oberhalb von 100 MHz ist ein doppelt geschirmtes Kabel oder ein Festfolienkabel erforderlich.

Praktische Tipps

  • ✓Verwenden Sie stets eine 360°-Klebung der Kabelabschirmung mit der Endschale des Steckverbinders — die Erdung von Anschlussdrähten sorgt für eine zusätzliche Induktivität, die die Abschirmung bei hohen Frequenzen umgeht.
  • ✓Geben Sie für Frequenzen über 100 MHz ein doppelt geschirmtes Kabel (Folie plus Geflecht) oder eine solide Kupferfolie anstelle einer einzelnen Geflechtabschirmung an.
  • ✓Ferritklemmen an Kabeln können die Wirksamkeit der Abschirmung verbessern, wenn keine Änderungen an der Kabelführung vorgenommen werden können. Platzieren Sie sie an beiden Enden in der Nähe der Stecker.

Häufige Fehler

  • ✗Unter der Annahme, dass eine Abschirmung nur an einem Ende für eine vollständige Abschirmung sorgt, blockiert eine an einem Ende geerdete Abschirmung nur elektrische Felder, keine Magnetfelder über einigen kHz. Erden Sie beide Enden, um die volle EMV-Wirksamkeit zu gewährleisten.
  • ✗Verlassen Sie sich ausschließlich auf die Wirksamkeit der Abschirmung, ohne den Stecker zu beeinträchtigen — schlechte Steckverbinderübergänge (Pigtail-Erdungsverbindungen) sind häufig die dominierende Fehlerursache, nicht die Kabelabschirmung selbst.
  • ✗Ohne Berücksichtigung der Kabelresonanzen — ein Kabel, das bei einer Problemfrequenz als Viertelwellenresonator fungiert, kann die Emissionen bei dieser bestimmten Frequenz erhöhen.

Häufig gestellte Fragen

Eine solide Aluminiumfolienabschirmung bietet eine 100-prozentige Abdeckung und eine niedrige Übertragungsimpedanz bei niedrigen Frequenzen. Ein Kupfergeflecht hat einen niedrigeren Gleichstromwiderstand, aber Öffnungen im Geflecht beeinträchtigen die Hochfrequenzabschirmung. Verwenden Sie für eine optimale Leistung eine Kombination aus Folie und Geflecht.
Bei Audio- und Niederfrequenzsignalanwendungen kann durch die Erdung beider Enden eine Masseschleife entstehen, die ein Brummen von 50/60 Hz erzeugt. Durch die einseitige Erdung werden Erdschleifen vermieden, was allerdings zu einer geringeren magnetischen Abschirmung über ~10 kHz führt. Bei HF-/EMV werden beide Enden geerdet und die Impedanz der Erdschleife gesteuert.
Es gibt kein festes Minimum, aber Kabel, die an gemäß CISPR 22 Klasse B getestete Produkte angeschlossen sind, erfordern in der Regel SE > 40 dB im Bereich von 30 MHz—1 GHz, um zu vermeiden, dass Kabel als dominante Strahlantennen wirken. Die tatsächliche Anforderung hängt vom internen Geräuschpegel des Produkts ab.

Shop Components

Affiliate links — we may earn a commission at no cost to you.

EMC Shielding Tape

Copper foil tape for EMI shielding and grounding

DigiKey →Mouser →

Ferrite Beads

SMD ferrite beads for suppressing high-frequency noise

DigiKey →Mouser →

Related Calculators

EMC

RF Shielding

Calculate electromagnetic shielding effectiveness of conductive enclosures

EMC

Radiated Emissions

Estimate far-field radiated emissions from a PCB current loop using the small-loop antenna model. Compare against CISPR 22/FCC Class B limits.

EMC

EMI Margin

Calculate EMI compliance margin accounting for measurement uncertainty and safety margin to predict pre-compliance test pass/fail.

EMC

Ferrite Bead

Calculate ferrite bead filter effectiveness, impedance at frequency, and insertion loss for EMI suppression

EMC

LC EMI Filter

Design an LC low-pass EMI filter for conducted emissions suppression — calculate inductance, capacitance, filter order, and attenuation at the stop band.

EMC

ESD TVS Diode

Calculate TVS diode clamping voltage, breakdown voltage, peak pulse current, and power rating for ESD protection circuit design.