Skip to content
RFrftools.io
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.

Loading calculator...

Formule

SE=20log⁡10Z1∣ZT∣ l,ZT=RT+jωMTSE = 20\log_{10}\frac{Z_1}{|Z_T|\,l},\qquad Z_T = R_T + j\omega M_T

Référence: Hähner & Mund, Screening of Cables in the MHz to GHz Frequency Range — Extended Application of a Simple Measuring Method (1998), eqs. 3-1 and 3-2, the method behind IEC 62153-4-4; Vance, IEEE Trans. EMC 17(2), 1975

SE— Efficacité de blindage : tension de la ligne rapportée à la tension couplée à travers l'écran (dB)
Z_1— Impédance de ligne (Ω)
Z_T— Impédance de transfert par mètre (mΩ/m)
R_T— Résistance en courant continu du blindage par mètre (mΩ/m)
M_T— Inductance de transfert par mètre (nH/m)
l— Longueur du câble (m)

Comment ça marche

Le calculateur d'efficacité du blindage des câbles calcule l'impédance de transfert et l'efficacité du blindagepour les câbles blindés, ce qui est essentiel pour la conformité CEM, le contrôle des émissions rayonnéesau 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 continue du blindage. Aux fréquences plus élevées, l'effet cutané diminue au début, mais les ouvertures de la tresse font monter le Z_t au-dessus d'environ 10 MHz.

L'efficacité du blindage compare la tension qui traverse l'écran à la ligne elle-même. Selon Hähner et Mund (la méthode sur laquelle repose la IEC 62153-4-4), SE = 20 x log10(Z_1 / (|Z_t| x L)), où Z_1 est l'impédance caractéristique de la ligne à l'intérieur du blindage, généralement 50 ohms. L'impédance de transfert vaut Zt=Rt+jωMtZ_t = R_t + j\omega M_t: la résistance en courant continu plus une inductance de transfert MtM_t qui prédomine au-dessus de la fréquence de coupure f=Rt/(2πMt)f = R_t / (2\pi M_t). Un câble avec R_t = 10 mohm/m, M_t = 0,16 nH/m et L = 2 m a |Z_t| x L = 28,3 mohm à 10 MHz, d'où SE = 20 x log10(50/0,0283) = 65 dB ; la SE ne tombe à 0 dB que lorsque |Z_t| x L égale Z_1. La relation est valable tant que le câble est plus court qu'environ un sixième de la longueur d'onde (5 m à 10 MHz, 0,5 m à 100 MHz), et l'outil signale un câble plus long. 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 SE > 60 dB en combinant la couverture de 100 % de la feuille avec la faible résistance aux DC 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 d'un câble USB de 2 m avec un blindage à tresse unique : R_t = 20 mohm/m et une inductance de transfert M_t = 0,32 nH/m, qui place la fréquence de coupure à 10 MHz, d'où |Z_t| = 20 x sqrt(1 + (f/10 MHz)^2) mohm/m. Rapporté à une ligne de 50 ohms, convient-il à la norme CISPR 32 Classe B ?

Solution selon Ott :

  1. À 30 MHz (début de la mesure rayonnée CISPR 32) : Z_t = 20 x sqrt (1 + 9) = 63 mohm/m
  2. À 100 MHz : Z_t = 20 x sqrt (1 + 100) = 201 mohm/m
  3. À 300 MHz : Z_t = 20 x sqrt (1 + 900) = 600 mohm/m
  4. SE = 20 x log10(50 / (Z_t x 2)) : 52 dB à 30 MHz, 20 x log10(50/(0,201 x 2)) = 41,9 dB à 100 MHz, 32 dB à 300 MHz
  5. Un câble de 2 m mesure un sixième de la longueur d'onde à 25 MHz ; au-delà, la relation du câble court ne s'applique plus : ces valeurs de SE sont des estimations, et l'outil les signale
  6. Avec un courant de blindage interne de 10 mA à 100 MHz : V_coupled = 201e-3 x 0,01 x 2 = 4 mV
  7. Cette tension sur 50 ohms LISN = 4 mV/50 = 80 uA, champ rayonnant d'environ 66 dBuV/m à 3 m

Analyse : la SE passe sous le seuil indicatif de 40 dB au-delà d'environ 125 MHz, et au-dessus de 25 MHz le câble est assez long pour résonner et rayonner comme une antenne. Pour être conforme 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 — selon 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 les tressages, le film fournit une couverture optique de 100 % mais présente une valeur Z_t X supérieure à celle de 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 selon 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), mettez 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 is par mètre, de sorte que 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.

Articles Connexes

EMC / Compliance

Conception du filtre EMI : calculs du filtre LC pour la conformité à la norme CISPR

Concevez des filtres EMI pour les émissions conduites : topologie LC, fréquence de coupure, filtrage en mode commun ou différentiel et limites CISPR 32.

Shop Components

As an Amazon Associate we earn from qualifying purchases.

Copper Foil Tape

Copper foil tape for EMI shielding and grounding

Amazon →

Ferrite Bead Kit

SMD ferrite bead assortment for suppressing high-frequency noise

Amazon →

Calculateurs associés

EMC

Blindage RF

Calculez l'efficacité du blindage électromagnétique, la perte d'absorption, la perte par réflexion et l'épaisseur de peau. Évaluez les matériaux du boîtier avec le modèle d'onde plane d'Ott (2009, chap. 6) et de LearnEMC.

EMC

Émissions rayonnées

Estimez les émissions rayonnées par les boucles de courant des PCB à l'aide du modèle des petites boucles. Comparez instantanément le champ E à la limite de classe B de la CISPR 32.

EMC

Marge EMI

Calculez la marge de conformité aux interférences électromagnétiques en fonction de l'incertitude de mesure et de la marge de sécurité. Prédisez la réussite ou l'échec du test de pré-conformité CISPR/FCC instantanément.

EMC

Perle en ferrite

Calculez l'impédance des billes de ferrite, la perte d'insertion et la chute de tension continue à n'importe quelle fréquence. Sélectionnez des perles filtrantes EMI pour le découplage de l'alimentation.