同軸ケーブルの電磁干渉: 原因、シールド、および防止

金属加工工場の工場現場を想像してみてください。 CCTV カメラが積み込みドックを監視しており、天井クレーンの可変周波数駆動が開始されるまでは鮮明な画像が得られます。モニターにはローリングバーが表示され、レコーダーはドロップアウトを記録します。同じ話が無数のサイトで繰り返されます。干渉は現実のものですが、カメラやレコーダーから発生することはほとんどありません。それはそれらの間のケーブル経路から来ています。

ほとんどの現場調査に当てはまる結論は単純です。同軸ケーブルが電磁干渉を拾う場合、その障害はほとんどの場合、シールドの不連続、接地ミス、または環境に対して軽すぎるシールド構造です。これら 3 つの点を修正すると、ケーブルは外部磁場を効果的に遮断します。

同軸ケーブルに電磁干渉が侵入する場所

同軸ケーブルは、外部電磁場の影響を受けないように設計されています。中心導体は信号を伝送し、外部導体であるシールドが全長に沿って信号を取り囲みます。外部磁界はシールドの外側に電流を誘導します。シールドが連続していて適切に接地されていれば、その電流は内部導体に到達することはありません。この配置では、干渉が穴を通って侵入します。

最も一般的な穴は機械的なものです。

• 鋭い曲げや潰れた部分により、編組ストランド間に隙間が開きます。
• 不均一に分布した編組上に圧着されたコネクタは、円周方向のスロットを残します。
• ジャケットに傷があると湿気が編組を攻撃し、腐食した編組は導電性と被覆率の両方を失います。

これらは珍しい失敗ではありません。これらは、急いで皮をむいたり、低品質の圧着工具を使用したり、鋭利な端でケーブルをきつく引っ張ったりした結果として日常的に発生します。

問題の外部側面も同様に予測可能です。可変周波数ドライブ、スイッチング電源、電気モーター、溶接装置、無線送信機はすべて、これらの不連続部に結合する場を生成します。ケーブルはアンテナのように動作します。干渉は中心導体を内側に伝わり、同じ開口部から信号が外側に放射されます。そのため、漏れのあるケーブルは近くの機器を妨害し、同時に妨害を受ける可能性があります。

シールドの構造により、EMI がコアにどの程度到達するかが決まります

EMI 保護における最大の決定事項は、外部導体の構造です。ケーブル エンジニアは、1 メートルあたりのミリオームで表される伝達インピーダンスによってシールドの品質を説明します。値が低いほど、ケーブルの外側から内側に伝わる干渉が少なくなります。

の RF同軸ケーブルの主なカテゴリ 軽い編組シールドから頑丈なチューブシールドまで、これと同じ部門に従います。

編組には、高周波において根本的な弱点があります。つまり、編んだストランド間の隙間は電磁的に透過します。光学的カバー率は有用ではありますが、シールド効果を過大評価します。 900 MHz または 2.4 GHz パス上の編組のみのシールドは、100 MHz での同じ編組よりもはるかに多くの干渉を結合する可能性があります。フォイル層を追加すると、フォイルは連続しているため、これらのギャップのほとんどが閉じられます。さらに良いことに、波形アルミニウムまたは銅の固体チューブにはギャップがまったくなく、その伝達インピーダンスは非常に広い周波数範囲にわたって低いままです。

そのため、高性能 RF フィーダでは編組ではなく波形チューブが使用されます。トレードオフは柔軟性です。チューブ ケーブルは曲がりにくく、最小曲げ半径が大きくなります。騒音の多い環境での常設フィーダの場合、 7/8 低損失 波形アルミ管同軸ケーブル 低減衰と固体の外部導体を組み合わせているため、アンテナのダウンリンクや送信機からアンテナへの接続によく選択されます。

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干渉を引き起こす接地と設置の間違い

たとえ完璧なシールドであっても、不適切に接地されたシステムは保護できません。同軸設備における最も一般的な地絡故障は、グランド ループです。シールドが長期配線の両端でアースに接続され、2 つのアース点の電位が異なる場合、シールドに沿って電流が流れます。シールドには抵抗があるため、シールドの両端に小さな電圧が発生し、その電圧は受信回路によって干渉として認識されます。

の classic symptom in video systems is a horizontal bar that drifts vertically through the image. In data systems, it appears as an elevated bit error rate on the link.

正しい方法はシステムの種類によって異なります。受信専用ビデオ リンクの場合は、受信側の端でのみシールドを接地し、遠端を絶縁します。落雷にさらされるアンテナ フィーダの場合は、ケーブルが建物に入る場所に避雷器を設置し、その保護器を短い直線導体で建物の接地電極システムに接続します。ケーブル シールド自体をアンテナから建物の入り口までのアース パスとして使用しないでください。

設置形状は 2 番目の共通因子です。同軸ケーブルは、電源導体と同じケーブル トレイを通って引っ張られるか、モーター電源ケーブルの横にストラップで固定され、導体が発する電磁界を拾います。優れた編組とフォイルのシールドであっても、発生源がわずか数センチメートル離れている場合は圧倒される可能性があります。

コネクタの品質は最も一般的な断続的な原因であるため、特に注意する必要があります。すべての編組ストランドを均等に捕捉する圧縮コネクタは、安価なツールを使用して適用される圧着コネクタよりもはるかに信頼性が高くなります。編組はフェルール上で均一に折り返す必要があり、中心導体が接触面を超えて突き出てはいけません。実際には、終端障害は、一定のノイズ フロアとしてではなく、振動や温度変化と相関する周期的な信号損失として現れます。設置後にスイープまたはリターンロス測定を行って各終端を確認します。

の practical rules for cable routing are simple:

• 並列配線する場合は、同軸ケーブルと電源ケーブルの間の距離を少なくとも 150 mm 維持してください。
• 交差が避けられない場合は、電源ケーブルを 90 度で交差させてください。
• 同軸ケーブルを主電源配線と同じ導管内に配線しないでください。

EMIが発生しやすい場所に適したシールドの選択

設置方法が修正されると、ケーブルの構造が決定的な要因になります。ほぼすべての同軸ケーブルはシールドされているため、問題はケーブルがシールドされているかどうかではありません。本当の問題は、どのシールド クラスがノイズ環境によって正当化されるかということです。

75 オーム システム: ドロップおよびトランク

家庭、オフィス、および通常の商業ビルにおける 75 オームの降下には、通常、単編組 RG6 が適切です。ドロップがリフト シャフト、HVAC ドライブ、または配電パネルの近くに流れた場合は、ホイルと編組の構造に移動します。アン RG6 外部導体編組ケーブル CCTV 任務用に構築されたこの製品は、適度なコストで追加の保護層を追加するため、多くの商用監視仕様に採用されています。

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75 Ω ネットワークのトランクまたはライザー部分の場合、動作時間が長くなり、ノイズのリスクも高くなります。ここでは、固体アルミニウムチューブ構造がより良い選択です。あ QR540アルミチューブケーブル 100% のシールド カバレージと低減衰を実現し、ケーブル テレビや監視システムのヘッドエンドから配信へのリンクに適しています。

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50オームRFフィーダ

50 オームの RF フィーダの場合、決定は同じロジックに従います。無線機と常設フィーダー間の短くて柔軟なジャンパーには編組構造を使用できますが、特に屋外または機械環境での常設配線は波形チューブ ケーブルに属します。完全な 同軸ケーブル製品ポートフォリオ 超柔軟な編組ケーブルから環状の波形の銅やアルミニウムのチューブまで、その範囲の両端をカバーします。

同軸ケーブルは電磁干渉を心配する必要はありません。それを拒否するように作られています。現場で見られる障害は、シールドの損傷、接地ループ、または環境に対して軽すぎるシールド クラスに遡ります。これら 3 つの点を順番に確認すると、干渉の問題のほとんどは設置上の問題であることが判明し、ケーブルを交換する前に解決できます。環境が本当に要求する場合、ソリッドチューブケーブルは残りの疑問を取り除きます。