58Опыт и практика

предыдущая статья | оглавление | в архив | следующая статья



Ответы на вопросы. Рубрика для кабельщиков


Теле-Спутник - 3(101) Март 2004 г.


Вопрос: Как измеряется коэффициент радиоэкранной защиты кабеля? Какие стандарты регламентируют порядок ее измерения ?

Ответ, И. Литвин (Интерком): Широкополосные системы расценены как закрытые, что позволяет операторам использовать частоты, одновременно применяемые в других сферах, например: авиационная связь, радиопередачи, эфирное телевидение, CB и т.д. Поэтому кабель, используемый в этих системах, должен обеспечить адекватную изоляцию, чтобы сохранить целостность системы и не допустить конфликта с коммуникациями "по воздуху".

Эта деятельность требует особого внимания к потребности в эффективном защитном экранировании кабеля.

Эффективность экрана — относительная способность экрана не пропускать внешние паразитные излучения и предотвращать потерю сигнала из кабеля. Эту характеристику часто путают с термином "покрытие оплетки".

Одним из основных параметров, характеризующих эффективность экранирования, является коэффициент экранирования SE, представляющий собою отношение напряженности электрического или магнитного поля в какой-либо точке при наличии экрана (Еt, Нt) к напряженности в этой же точке, если экран отсутствует (Еi, Нi).

Другими словами, эффективность экранирования" экрана — отношение (в децибелах) напряженности электромагнитного поля, наведенного на экран, к напряженности поля, внутри экрана.

SE = -20 x log10 (Et /Ei)     (дБ),

Где
Et — напряженность электромагнитного поля, переданная через экран.
Ei — напряженность наведенного на экран электромагнитного поля.

Рис. 1. Схематическое определение эффективности экранирования кабеля.

Величина SE = 0 характеризует наивысший эффект экранирования, при SE = 1 экранирующий эффект отсутствует.

Эффективность экранирования характеризуется импедансом передачи экрана (Zt, Surface transfer Impedance/Поверхностное полное проходное сопротивление).

Импеданс передачи (измеряется в Ом/м) определяется как отношение напряжения наводимого под экраном к току снаружи, вызвавшему эту наводку.

Zt = V/( I x L)     , (Ом м-1)

Рис.2. Импеданс передачи отрезка коаксиального кабеля длиной ‘L’
Где: I – ток, вызванный внешним полем на экране;
U — разность потенциалов, вызванная между внутренним и внешним проводниками током I.

Импеданс передачи используется, чтобы определить эффективность экрана. Защитные оболочки кабеля обычно разрабатываются, чтобы уменьшить передачу интерференции, следовательно, экраны с более низким проходным полным сопротивлением более эффективны, чем экраны с более высоким проходным полным сопротивлением, т.е. чем ниже значение Zt, тем лучше экранирование.

Обычно Zt табулируется для частоты 30МГц. Zt пересчитывается в эффективность экранирования, выраженную в децибелах по следующей формуле:

SE=36 — 20Log10(Zt)

где: SE в [дБ]; Zt в [Ом]

Соотношение между Zt и SE приведено в Табл.1

Таблица 1.
SE (дБ)Zt (Ом)SE (дБ)Zt (Ом)SE (дБ)Zt (Ом)
206.309500.200800.0063
253.548550.112850.0036
301.995600.063900.0020
351.122650.0355950.0011
400.631700.02001000.0006
450.355750.0112  

Рис.3. Схема испытательного аппарата

Триаксиальный метод — один из наиболее известных испытательных методов для кабельных экранов. Испытательная установка состоит из металлической трубки, медной или алюминиевой. Тестируемый кабель установлен в центре трубки и согласован с ее характеристическим импедансом. Со стороны генератора кабельный экран коротко замкнут с трубкой. Другой конец с кабельного экрана входит в контакт со специальной разработанной головой приемника. Тестируемый кабель является внутренней системой и питается генератором. Экран тестируемого кабеля формирует вместе с трубкой внешнюю систему.

Частотный диапазон метода — до 100 МГЦ.

Существует несколько разновидностей триаксиального метода

Стандартный триаксиальный метод

Используется электрический толстый медный цилиндр, в который вставлен исследуемый кабель. Для этого метода требуется тщательная подготовка образцов кабеля; необходимо удалить внешнюю оболочку, тогда как каждый провод оплетки должен быть электрически связан с короткозамкнутой крышкой. Это увеличивает риск повреждения в связи с необходимостью длительного использования паяльника.

Метод работает хорошо, если испытательный кабель электрически короток, то есть L/l < 0,1(представление верхнего предела 30MHz — кабель длиной 1 метр). Выше этого предела необходимо включить поправочный коэффициент в вычисления, чтобы учесть резонанс, который создает верхний предел 75MHz.

Сокращенный триаксиальный метод

Эта измененная версия стандартного триаксиального метода допускает использование более коротких испытательных кабелей чем при Стандартном методе, позволяя вычислять ZT для более высоких частот. Однако, при слишком коротком испытательном кабеле, оконечные нагрузки становятся более влиятельным фактором. Как и при Стандартном методе необходимо учитывать поправочный коэффициент для длин волн L/l < 0,1. Также требуется тщательная подготовка образцов. При этом необходимо строить новый испытательный аппарат для каждого образца, поскольку размер аппарата зависит от длины кабеля. Использование этого метода ZT может быть рассчитано для частот до 150MHz.

Триаксиальный метод испытательным кабелем

Этот метод был предложен Мартином и Менденхеллом и также является разновидностью Стандартного Триаксиального Метода. В этом методе тестируемый кабель "облачается" в оплетку от другого испытательного кабеля по наружной изоляционной оболочке. "Облачение" — процесс весьма трудный и должен выполняться очень осторожно, чтобы не повредить кабель или оплетку. Схема метода представлена на рис.3.

Рис. 3. Триаксиальный метод испытательным кабелем

Этот метод более универсален, чем многие другие методы, так как может использоваться любая длина кабеля. Однако результаты, полученные с помощью этого метода, не могут быть точны, поскольку процесс "облачения" нарушает оплетку, а также требуется длительное использования паяльника.

Метод испытания инжекторным проводом (Wire Injection Test)

Методика измерения изложена в процедуре IEC 96-1(в литературе встречается МЭК 96.4.1.) или British Standard BS 2316.

(BS 2316:Parts 1 & 2:1968 Specification for Radio-Frequency Cables. Part 1. General Requirements and Tests. Part 2. British Government Services Requirements).

Схема измерения импеданса передачи по стандарту IEC 96-1 показана на рис. 4.

Рис.4. Схема испытания инжекторным проводом
1. Анализатор;                        5. Испытуемый кабель;
2. Аттенюатор 20dB;             6. Клейкая лента;
3. Делитель мощности;         7. Концевая нагрузка;
4. Согласующие фланцы;     8. Инжекторный провод;

Вместо трубки вторичная система сформирована инжекторным проводом, который укладывается вдоль по кабелю. В отличие от триаксиального метода, где мы имеем короткое замыкание вторичной системы на ближнем конце, линейный инжекторный метод — согласованный метод, где тестируемый кабель и вторичная система согласованы. Инжекторный провод вместе с кабельным экраном формирует вторичную систему. Его нужно уложить по кабелю, чтобы создать 50 Ом-ую линию. Чтобы охватить весь экран, необходимо произвести, по крайней мере, 4 измерения вокруг его периметра. При особой тщательности согласования вторичной системы метод может использоваться до 3 ГГц для длины сцепления 1/2м.

Рис.5. Рисунок установки испытания инжекторным проводом

Исследование эффективности экранирования кабелей фирмой Belden

Рис.6. Эквивалентная электрическая схема метода
Рис.8. Схема устройства.

Специалисты Belden длительное время разрабатывали испытательные методы. Результатом исследования экранирования кабелей стала разработка оригинального устройства SEED (Shielding Effectiveness Evaluation Device). SEED и Метод проходного полного сопротивления — два независимых метода — дают наиболее последовательные и надежные данные по экранированию.

Теоретический базис устройства содержится в проекте "Поправки 11 к Стандарту IEC 61196-1".

Устройство SEED представляет собой 5-футовое (1,525м) коаксиальное крепление. Это крепление состоит из двух концентрических медных трубок (внешняя трубка диаметром 3.125", внутренняя трубка диаметром 1.315"), которые обеспечивают 50 Ом- характеристический импеданс. Испытуемый образец устанавливается по центру внутренней трубки.

Для проведения испытаний необходимо оборудование:

Сетевой анализатор: HP8753B, +10dBm output, 10 Hz res. Bandwidth HP 8510B
Делитель мощности: HP11850C, 9.5 dB loss nominal, DC-3 GHz
Согласующее устройство: HP11852B, 5.7dB loss nominal, 50.-75., type N connectors
Усилитель мощности:
HP8347A, 25 dB gain nominal, 100 kHz-3 GHz
HP8447D, 27 dB gain nominal, 100 kHz-1.3 GHz
Оконечная нагрузка в анкерном коннекторе: 75. type F for CATV fixture.

Схема измерительной установки представлена на рис.9.

Рис.9. Измерительная установка в сборе.

Результаты измерений эффективности различных типов экранов, полученные при помощи устройства SEED специалистами Belden, сведены в табл.2.

Таблица 2.
Одинарная оплеткаDuofoil® + Duobond II + Duobond II Duobond III
(Двойная оплетка)40% Braid
(+ 67% Braid)
40% Braid
(+ 67% Braid)
or Duofoil +
95% Braid
(Trishield)
Duobond Plus®
Эффективность, измеренная с использованием SEED
50 dB
(100 dB)
85 dB
(95 dB)
85 dB
(95 dB)
100 dB105 dB
(> 110 dB)
Плотность покрытия экрана
95% — 80%
(95% — 90% ea.)
100 %
(100%)
100 %
(100%)
100 %100 %
(100%)
Материал экрана
Bare Copper
(Bare Copper)
AL-Poly-AL +
AL Braid
(AL-Poly-AL +
AL Braid)
AL-Poly-AL +
AL Braid
(AL-Poly-AL +
AL Braid)
AL-Poly-AL +
AL Braid
AL-Poly-AL +
AL Braid + AL-
Poly-AL
(AL-Poly-AL +
AL Braid + AL-
Poly-AL with
Short Fold)

Существующие стандарты определения эффективности экранировки:

International:
IEC 61196-1, Coaxial Cables: Part 1, Generic Specification, Clause 12.2, Surface transfer impedance
IEC 61196-A, Amendment 1, Shielded Screening Attenuation Test Method
IEC 60169-24: Radio-frequency connectors — Part 24: Radio-frequency coaxial connectors with screw coupling, typically for use in 75 ohm cable distribution systems (Type F).
EN 50083-1: Cable networks for television signals, sound signals and interactive services — Part 1. Safety requirements.
EN 50083-2: Cable networks for television signals, sound signals and interactive services — Part 2. Electromagnetic compatibility for equipment.
EN 50083-4: Cable networks for television signals, sound signals and interactive services — Part 4. Passive coaxial wideband distribution equipment.
CENELEC EN 50289-1-6: This standard was published in 2001 and contains an EMC test method for cables. This “Coupling Attenuation” test method is applied by 3P to identify the EMC performance of all certified cables.

Regional:
prEN 50289-1-6 A: Transfer impedance, triaxial method
prEN 50289-1-6 C: Screening attenuation, (triaxial method)

National: (Germany)
DIN 47250 Teil 4, Hochfrequenz (HF)-Kabel und Leitungen, Abschnitt 3.11, Kopplungswiderstand
E DIN IEC 61196-1 Hochfrequenzkabel, Teil 1: Fachgrundspezifikation — Allgemeines, Definitionen Anforderungen und Prьfverfahren Abschnitt 12.2, Kopplungswiderstand, Triaxiales Verfahren
VG 95214-12 MeЯverfahren fьr den Kopplungswiderstand und die Schirmdдmpfung von geschirmten Bauelementen, Teil 12: MeЯverfahren KS 12 B, Kopplungswiderstand, Triaxialverfahren, sowie
VG 95214-13 MeЯverfahren fьr den Kopplungswiderstand und die Schirmdampfung von geschirmten Bauelementen, Teil 13: Me?verfahren KS 13 B, Schirmdampfung, Triaxialverfahren.



 
Теле-Спутник Март 2004
наверх
 



Уважаемые посетители!
В связи с полной реконструкцией Архива, возможны ситуации, когда текст будет выводиться не полностью или неправильно (отсутсвие статей в некоторых номерах это не ошибка). Если заметите какие-то ошибки, то, пожалуйста, сообщите нам о них. Для связи можете воспользоваться специальной формой:

Номер журнала: *
Страница: *
Дополнительные сведения: *
Желательно четко опишите замеченную проблему - это поможет быстрее ее решить.
Мы не отвечаем на вопросы! Их следует задавать на нашем форуме!
Антиспам: * Нажмите мышкой на синий квадрат:


Поля, помеченные звездочкой (*)
обязательны для заполнения





Новый сайт