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EMC

Efficacité du blindage des câbles

Calculez l'efficacité du blindage des câbles et l'impédance de transfert en fonction de la fréquence. Évaluez les performances des câbles coaxiaux et blindés en matière de conformité CEM.

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Formule

SE=20⋅log10(Vno−shield/Vshield)SE = 20·log₁₀(V_no-shield / V_shield)

Comment ça marche

Le calculateur d'efficacité du blindage des câbles calcule l'impédance de transfert et l'efficacité du blindage pour les câbles blindés, ce qui est essentiel pour la conformité CEM, le contrôle des émissions rayonnées au niveau du système et l'immunité aux interférences externes. Les ingénieurs EMC l'utilisent pour obtenir le blindage des câbles de 40 à 80 dB requis pour la conformité à la norme CISPR 32 Classe B et à la norme MIL-STD-461G RE102.

Selon le « EMC Engineering » de Henry Ott et la norme MIL-HDBK-1857, le paramètre clé est l'impédance de transfert Z_t (mohm/m), qui relie le courant de blindage à la tension induite sur le conducteur interne : V_inner = Z_t x I_shield x L. Aux basses fréquences (inférieures à environ 1 MHz), Z_t est égal à la résistance DC du blindage. À des fréquences plus élevées, l'effet de peau réduit initialement Z_t, mais les ouvertures de la tresse font monter Z_t au-dessus d'environ 10 MHz.

Efficacité du blindage SE = 20 x log10 (Z_ref/(Z_t x L)), où Z_ref est généralement une référence de 10 mohm. Un câble avec Z_t = 10 mohm/m à 100 MHz et L = 2 m a SE = 20 x log10 (10/ (10x2)) = -6 dB à 100 MHz — un SE négatif signifie que le câble couple réellement le bruit IN. Conformément à la norme CISPR 32, les câbles doivent atteindre une valeur SE > 40 dB pour éviter d'être des sources d'émission dominantes.

Les câbles à double blindage (film et tresse) atteignent un niveau SE > 60 dB en combinant la couverture de 100 % de la feuille avec la faible résistance en courant continu de la tresse. Selon la norme MIL-C-17, les câbles triaxiaux atteignent un SE > 100 dB. Pour la plupart des applications industrielles, une seule tresse avec une couverture de plus de 85 % fournit une valeur adéquate de 30 à 50 dB SE en dessous de 100 MHz.

Exemple Résolu

Problème : évaluez le blindage du câble USB de 2 m avec blindage à tresse unique (Z_t = 20 mohm/m en courant continu, montant en sqrt (1 + (f/10 MHz) ^2)). Convient-il à la norme CISPR 32 Classe B ?

Solution par mois :

  1. À 30 MHz (CISPR 32 démarrages rayonnés) : Z_t = 20 x sqrt (1 + 9) = 63 mohm/m
  2. À 100 MHz : Z_t = 20 x carré (1 + 100) = 201 mohm/m
  3. À 300 MHz : Z_t = 20 x carré (1 + 900) = 600 mohm/m
  4. SE à 100 MHz : SE = 20 x log10 (10/ (201 x 2)) = 20 x log10 (0,025) = -32 dB
  5. Avec un courant de blindage interne de 10 mA à 100 MHz : V_couplé = 201e-3 x 0,01 x 2 = 4 mV
  6. Cette tension sur 50 ohms LISN = 4 mV/50 = 80 uA, champ rayonnant d'environ 66 dBuV/m à 3 m

Analyse : Ce câble fournit un blindage NÉGATIF au-dessus de 10 MHz. Il fait office d'antenne. Pour la conformité à la norme CISPR 32, vous devez utiliser un câble à double blindage (z_T < 10 mohm/m à 100 MHz) ou ajouter des pinces en ferrite pour une suppression supplémentaire de 20 dB.

Conseils Pratiques

  • ✓Utilisez une terminaison de blindage à 360 degrés sur les connecteurs : conformément à la norme MIL-STD-461G, les charges en queue de cochon ajoutent une inductance de 20 à 50 nH qui dégrade le SE de 10 à 20 dB au-dessus de 30 MHz. Les terminaisons à pince ou à sertir de la coque arrière fournissent <1 nH.
  • ✓Ajoutez des pinces en ferrite aux deux extrémités du câble : selon Murata, les ferrites encliquetables fournissent une atténuation CM supplémentaire de 10 à 20 dB entre 30 et 500 MHz, complétant ainsi le blindage du câble lorsque la qualité de la terminaison est incertaine.
  • ✓Spécifiez des câbles à double blindage pour les fréquences supérieures à 100 MHz : conformément au guide de conception CISPR 32, le SE à simple tresse se dégrade de manière significative au-dessus de 100 MHz ; le double blindage (feuille + tresse) maintient 60 dB et plus à 1 GHz.

Erreurs Fréquentes

  • ✗Protection de mise à la terre à une extrémité seulement — par Ott, la mise à la terre en un seul point protège uniquement les champs électriques ; le couplage par champ magnétique (dominant au-dessus d'environ 1 MHz) nécessite un flux de courant de blindage, qui nécessite une mise à la terre aux deux extrémités. Exception : fréquences audio inférieures à 20 kHz où les boucles de masse provoquent un bourdonnement de 50/60 Hz.
  • ✗En se basant sur l'indice d'efficacité du blindage sans vérifier la terminaison : conformément à la norme MIL-HDBK-1857, les terminaisons de masse en queue de cochon ajoutent une inductance de 10 à 30 nH qui contourne le blindage au-dessus de 10 MHz. Utilisez une liaison circonférentielle à 360 degrés sur les coques arrière des connecteurs.
  • ✗En supposant que les blindages en feuille soient meilleurs que ceux en tresse, le film fournit une couverture optique de 100 % mais présente un z_t plus élevé que la tresse en courant continu en raison de la finesse de l'aluminium (généralement 10 µm). Selon Ott, la combinaison feuille-tresse offre les meilleures performances : feuille pour les hautes fréquences, tresse pour les basses fréquences.

Foire Aux Questions

Cela dépend de la fréquence par Ott : la feuille fournit une couverture de 100 % (pas d'ouvertures), mais l'aluminium fin présente une résistance au courant continu plus élevée ; la tresse a une résistance au courant continu plus faible mais une couverture de 80 à 95 % avec les ouvertures. En dessous de 10 MHz, la tresse gagne ; au-dessus de 100 MHz, le foil gagne. Meilleures performances : la combinaison feuille et tresse atteint un SE > 60 dB sur tout le spectre conformément aux spécifications MIL-C-17.
Selon Ott, la mise à la terre à point unique empêche les courants de boucle de masse à 50/60 Hz qui provoquent un bourdonnement audible dans les systèmes audio. Cependant, la mise à la terre en un seul point ne fournit AUCUN blindage contre les champs magnétiques au-dessus d'environ 1 kHz. Pour les applications EMC (30 MHz à 1 GHz), reliez toujours les deux extrémités à la terre. Pour le son, utilisez une signalisation équilibrée (différentielle) pour rejeter le bourdonnement en mode commun au lieu d'une mise à la terre à point unique.
Pas de minimum fixe : dépend du niveau de bruit interne. Selon Ott, règle typique : les émissions internes doivent être inférieures de 20 dB à la limite avant que le câble ne devienne la source dominante. Si les émissions de PCB sont de 50 dBuV/m et que la limite est de 40 dBuV/m, le câble SE doit être supérieur à 30 dB (pour atteindre une contribution de câble de 50 à 30 = 20 dBuv/m). Dans la pratique, une valeur de 40 dB SE et plus est recommandée pour une marge de conformité fiable.
Le SE diminue de 6 dB par doublement de longueur. Z_t est mesuré par mètre, donc les câbles plus longs génèrent plus de bruit. De plus, les câbles d'une longueur supérieure à la lambda/4 à la fréquence problématique deviennent des antennes résonnantes à rayonnement accru. Selon la norme MIL-HDBK-1857, un câble de 1 m résonne à 75 MHz (quart d'onde) et un câble de 2 m à 37,5 MHz. Veillez à ce que les câbles soient aussi courts que possible pour éviter les interférences électromagnétiques.
Oui, conformément à la norme IEC 62153-4-3 (méthode triaxiale) ou à la norme MIL-STD-1377. Injectez un courant connu sur la surface extérieure du blindage ; mesurez la tension induite sur le conducteur intérieur par unité de longueur. Équipement : générateur de signaux, amplificateur RF, dispositif d'injection, analyseur de spectre. Appareils de test d'impédance de transfert disponibles auprès de Fischer Custom Communications et d'autres fournisseurs. Les résultats sont des courbes des fiches techniques du fabricant.

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