Efectividad del Blindaje de Cable
Calcula la efectividad de blindaje de cable coaxial o blindado versus frecuencia usando el modelo de impedancia de transferencia.
Fórmula
SE = 20·log₁₀(V_no-shield / V_shield)
Cómo Funciona
La eficacia del blindaje de cable cuantifica qué tan bien el blindaje metálico de un cable evita el acoplamiento electromagnético entre el interior del cable y el entorno externo. El parámetro clave es la impedancia de transferencia z_T (mΩ/m), que es la relación entre la tensión de circuito abierto inducida en el conductor interno y la corriente del blindaje que la provoca. A bajas frecuencias, z_T ≈ R_dc (resistencia de blindaje DC). A frecuencias más altas, el efecto piel reduce el grosor efectivo del escudo y aumenta el z_T. En el caso de un escudo trenzado, z_T eventualmente supera los pocos MHz debido a que se filtra a través de las aberturas de la trenza. La eficacia del blindaje SE = 20·log( z_ref/z_T) dB, donde Z_ref es la impedancia de referencia. Por lo general, se requiere un SE > 40 dB para cumplir con la norma CISPR 22. Los cables con doble blindaje (trenzado exterior sobre lámina) alcanzan una SE > 60 dB.
Ejemplo Resuelto
Problema: un cable blindado tiene r_DC = 10 mΩ/m y una longitud de 2 m. Con el modelo simplificado de impedancia de transferencia z_T = R_dc × l × √ (1+ (f/10 MHz) ²), calcule SE a 1 MHz, 10 MHz y 100 MHz. Solución (z_REF = 10 mΩ como referencia): 1. A 1 MHz: z_T = 10 × 2 × √ (1+ (1/10) ²) = 20 × 1,005 = 20,1 mΩ; SE = 40 − 20·log( 20,1/10) = 40 − 6 = 34 dB 2. A 10 MHz: z_T = 20 × √ (1+1) = 28,3 mΩ; SE = 40 − 20·log( 28,3/10) = 40 − 9 = 31 dB 3. A 100 MHz: z_T = 20 × √ (1+100) = 201 mΩ; SE = 40 − 20·log( 201/10) = 40 − 26 = 14 dB Resultado: la eficacia del blindaje se degrada significativamente por encima de los 10 MHz con este modelo. Por encima de los 100 MHz, se necesita un cable de doble blindaje o de lámina sólida.
Consejos Prácticos
- ✓Utilice siempre una unión circunferencial de 360° del blindaje del cable a la carcasa posterior del conector; las conexiones en espiral añaden una inductancia que evita el blindaje a altas frecuencias.
- ✓Para frecuencias superiores a 100 MHz, especifique un cable de doble blindaje (lámina más trenza) o una lámina de cobre macizo en lugar de un blindaje de una sola trenza.
- ✓Las abrazaderas de ferrita en los cables pueden aumentar la eficacia del blindaje cuando no se pueden realizar cambios en el enrutamiento de los cables; colóquelas en ambos extremos cerca de los conectores.
Errores Comunes
- ✗Suponiendo que un blindaje terminado en un solo extremo proporciona un blindaje completo: un blindaje conectado a tierra en un extremo solo bloquea los campos eléctricos, no los campos magnéticos por encima de unos pocos kHz; conecta a tierra ambos extremos para lograr una eficacia EMC total.
- ✗Confiar únicamente en la eficacia del blindaje sin abordar el conector: las malas transiciones de los conectores (conexiones a tierra en espiral) suelen ser el modo de fallo dominante, no el blindaje del cable en sí.
- ✗Sin tener en cuenta las resonancias de los cables: un cable que actúa como un resonador de un cuarto de onda a una frecuencia problemática puede aumentar las emisiones a esa frecuencia específica.
Preguntas Frecuentes
¿Un escudo de aluminio funciona mejor que un escudo trenzado?
Un protector de lámina de aluminio sólido proporciona una cobertura del 100% y una baja impedancia de transferencia a bajas frecuencias. Una trenza de cobre tiene una menor resistencia a la corriente continua, pero las aberturas de la trenza degradan el blindaje de alta frecuencia. Para obtener el mejor rendimiento, usa una combinación: lámina y trenza.
¿Por qué algunas normas especifican conectar a tierra el blindaje solo en un extremo?
En aplicaciones de señales de audio y baja frecuencia, la conexión a tierra de ambos extremos puede crear un bucle de tierra que introduce un zumbido de 50/60 Hz. La conexión a tierra de un solo extremo evita los bucles de tierra a costa de reducir el blindaje magnético por encima de los ~10 kHz. En el caso de RF/EMC, conecte a tierra ambos extremos y controle la impedancia del bucle de tierra.
¿Cuál es el SE mínimo para cumplir con la norma CISPR 22 de clase B?
No hay un mínimo fijo, pero los cables conectados a los productos probados según la norma CISPR 22 de clase B suelen requerir un SE > 40 dB en el rango de 30 MHz a 1 GHz para evitar que los cables actúen como antenas radiantes dominantes. Los requisitos reales dependen del nivel de ruido interno del producto.
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