ケーブルスクリーニングとは何ですか?種類、利点、および適切なシールド ケーブルの選択方法

現場エンジニアが工場に呼ばれましたが、新しい CCTV システムではコンベアが始動するたびにフレームが失われていました。カメラ、レコーダー、ケーブルの長さはすべて仕様を満たしていました。障害は 1 つの細部にありました。それは、モーターの電力線に沿って配線された 10 メートルの遮蔽されていないケーブルでした。その 1 つのドロップを遮蔽ケーブルに置き換えると、画像が永久に復元されました。

根本的な原因がこの記事の主題です。 ケーブル シールドはシールドとも呼ばれ、1 つ以上の絶縁導体の周囲に配置される導電層で、電磁干渉 (EMI) による内部の信号の妨害を防ぎ、信号の漏洩を防ぎます。 実際には、スクリーニングは、可変周波数ドライブの隣で安定したビデオ フィードとバラバラになるビデオ フィードの違い、およびデータ レートを維持する無線リンクと常に再送信する無線リンクの違いを表します。

ケーブルスクリーニングとは何ですか?またその仕組みは何ですか?

同軸ケーブルでは、通常、シールドは外部導体そのものです。 CCTV またはケーブル テレビ用の 75 オーム ケーブルでは、導体は銅編組、アルミニウム フォイル、または編組とフォイルの組み合わせである場合があります。 50 オームの RF フィーダでは、多くの場合、波形のアルミニウムまたは銅のチューブが使用されます。多心データおよび計装ケーブルでは、スクリーニングは各ペア、バンドル全体、またはその両方をカバーできます。

動作原理は簡単です。電流が流れるすべての導体は電磁場を生成し、その場の内部にある導体はその一部を誘導電流として受け取ります。スクリーンがないと、ケーブルはアンテナのように動作し、モーター、開閉装置、無線送信機、照明安定器、および隣接するケーブルからノイズを収集します。スクリーンは、これらの誘導電流が信号導体に結合する前にグランドに伝導する低インピーダンス経路を提供します。信号とスクリーンは同じケーブルを共有しているため、スクリーニング効率と信号品質を分離することはできません。

指定子は、2 つの主要な数値でスクリーニングのパフォーマンスを評価します。伝達インピーダンスは、1 メートルあたりのミリオームで表され、編組スクリーンとフォイル スクリーンを表します。デシベルで表されるスクリーニング減衰は、テレビや電気通信の仕事では一般的です。伝達インピーダンスが低いほど、保護はより良くなります。データシートには被覆率も記載されています。典型的な編組は表面の 85 ～ 97% を被覆しますが、フォイルまたはチューブは 100% を被覆します。高周波や激しいノイズ下では、数パーセントの欠落が最も重要になります。全体を通して さまざまな種類の同軸ケーブル 、スクリーンは電磁適合性を決定する層です。

ケーブル遮蔽の種類

ケーブル メーカーは、同軸ケーブルとデータ ケーブルに 4 つのスクリーン構造を使用しています。

編組スクリーン

編組スクリーン are woven from tinned or bare copper wires. They handle repeated flexing well, provide good screening across a broad frequency range, and are easy to terminate with standard connectors. Their main limitation is the small diamond-shaped apertures between wires, which allow high-frequency energy to pass. When the installation requires both flexibility and a dependable screen, a cable such as the PTL400アウター 導体編組ケーブル きつい曲げや繰り返しの取り扱いでもスクリーニングの連続性を維持します。

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フォイルスクリーン

フォイルスクリーン use a thin aluminum layer laminated to a polyester carrier. Coverage is effectively 100 percent, which makes foil better than a normal braid at high frequencies and much lighter. The disadvantages are mechanical: foil can crack under repeated flexing, and grounding relies on a separate drain wire that must be connected correctly. Foil is common in data cables and in combined constructions where a second layer covers its weaknesses.

複合スクリーンと連続チューブスクリーン

RG6、衛星ドロップ ケーブル、および高速データ ケーブルでは、通常は編組の下にホイルが取り付けられた複合スクリーンが標準です。一方の層がもう一方の層のギャップを補い、フォイルが高周波漏れをブロックし、編組が強度、低い DC 抵抗、耐久性のあるリターンパスを追加します。

屋外フィーダおよび基地局の同軸配線の場合、連続波形アルミニウムまたは銅管が利用可能な最も効果的なスクリーンです。開口部、ドレインワイヤー、屈曲ジョイントがないため、減衰と遮蔽は長い距離でも予測可能です。のようなケーブル QR540アルミチューブケーブル 最高の遮蔽完全性と引き換えに、より硬い構造を受け入れることができる設置場所に選択されます。

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シールド付きケーブルとシールドなしケーブル、およびスクリーンをスキップするリスク

端的に言えば、遮蔽のないケーブルは、配線が短く、環境が電気的に静かで、受信回路に十分な信号マージンがある場合にのみ許容されるということです。 このような条件外では、安価なシールドされていないケーブルはノイズが増加するとすぐに故障します。

症状はよく知られています。断続的なビデオの輝き、破損したデータ フレーム、シリアル バスでの再送信遅延、センサー入力での誤ったトリガー、またはコンプライアンス テストの不合格となるケーブル自体からの放射です。スクリーニングでは弱い信号は増幅されず、整合性の悪いコネクタを修復することもできません。これは変数のリストから環境ノイズを削除することを意味します。

正しく終了されていない画面はほとんど役に立ちません。 フローティング スクリーン、または長いピグテールで接続されたスクリーンは、数メガヘルツを超えると機能を停止します。スクリーンはコネクタの全周に接着する必要があるため、コネクタの選択はスクリーニング設計の一部となります。 N型オスRFコネクタ これは、嵌合点を通してシールドを連続的に保つため、50 オームのシールド ケーブルの一般的な例です。

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遮蔽ケーブルが必要な場合

スクリーニングは品目オプションではありません。それはアプリケーションの機能です。一般的なケースは次のとおりです。

• CCTV およびビデオ配信: 編組、フォイル、またはその両方を備えた 75 オーム同軸ケーブルが、長時間にわたってアナログおよびデジタル ビデオを保護します。
• RF およびワイヤレス システム: 50 オーム ケーブルは、低レベルの受信信号と高出力の送信信号を伝送します。ノイズを遮断する同じスクリーンにより、ケーブル内の伝送電力も維持されます。
• 産業オートメーション: VFD 電源リード、エンコーダ ケーブル、およびフィールドバス ケーブルは、モータとコンタクタの隣に配線されます。通常は、個別のペア スクリーンと全体的なブレードが必要です。
• データ ネットワーク: シールド付きツイスト ペアは、高速イーサネット設置におけるクロストークと外部干渉を防止します。
• 医療機器および実験室機器: 低振幅の測定信号は、主電源や無線ノイズによって簡単に破損します。
• 無線基地局と放送インフラストラクチャ: 送信機とアンテナの間のフィーダーは、電力と信号品質を維持するために波形チューブ スクリーンを使用します。

の RF同軸ケーブルの主なカテゴリ 同じロジックに従います。各スクリーン構造は、周波数範囲と目の前のノイズ環境に対して異なるレベルの保護を提供します。

意図的な例外の 1 つは、トンネルで使用される漏洩フィーダー ケーブルです。その外部導体は、制御された量の信号がルートに沿って放射されるように設計されています。これはニッチなケースであり、漏洩するように設計されているという事実は、通常、スクリーニングがどれほど重要であるかを裏付けています。

適切なシールドケーブルを選択する方法

まずは騒音環境を評価する

スクリーンを選択する前に、実際の干渉源を特定してください。主電源やモーターの高調波からの低周波干渉には、低抵抗の連続リターンパスが必要です。無線送信機やスイッチング電子機器からの高周波干渉は、編組の開口部を標的とします。両方が存在する場合、編組とホイルスクリーンを組み合わせた方が、どちらかの層のみより安全です。

画面を周波数と信号の種類に合わせます

75 オーム システムのビデオおよびブロードバンド信号は、通常、編組、三重シールド、または四重シールド構造で適切に動作します。 50 オーム システムのデジタル信号と RF キャリアには、自己干渉と外部ソースに対する信頼性の高いスクリーニングが必要です。屋外フィーダにはコルゲートチューブケーブルが推奨されます。計器および低レベルのアナログ信号は、個別のペア画面と全体画面から恩恵を受けます。

機械的制約と設置上の制約を考慮する

データシートで明らかになっている以上に、柔軟性によってスクリーニングの選択が変わります。編組は繰り返しの屈曲に耐えます。十分なサイクル後にフォイルに亀裂が発生します。コルゲート チューブ ケーブルには、十分な曲げ半径と、ドラムとプル ポイントの周囲の慎重な計画が必要です。実際のルートと照らし合わせて最小曲げ半径、引張り張力、温度範囲を確認の上、選定してください。

決定には解雇とテストを含める

の screen must be present at both ends and at any intermediate joint. Budget for quality connectors, proper earthing, and a continuity test after installation. A cable with an excellent screen and a cheap connector underperforms a modest cable with a well-terminated screen.

スクリーニングのパフォーマンスに関する購入の考慮事項

見積もりを比較する場合、ケーブル名だけでは遮蔽性能を判断できません。構造の詳細とテストデータを問い合わせます。

• 編組被覆率と線径、または箔の厚さと種類。
• 使用する周波数範囲全体にわたる減衰とスクリーニング減衰。
• 伝達インピーダンス、リターンロス、インピーダンス安定性。
• 材料、燃焼性能、電気試験をカバーする認証。

製造業 品質管理プロセス 元のサンプルと同じくらい重要です。生産中に減衰とスクリーニングをテストする工場は、ジャケットを検査するだけの工場よりも、設置時に予期せぬ事態が発生する可能性がはるかに低くなります。同軸通信ケーブル用の IEC 61196 シリーズなど、認められた方法で測定を行うことを主張します。

スクリーニングは仕様であり、後付けではありません

ケーブルの遮蔽は、モーターが始動したとき、ラジオのキーがオンになったとき、または近くに雷サージが流れたときに、設備が動作し続けるかどうかを決定します。選択プロセスは具体的です。ノイズ源を特定し、周波数範囲をカバーするスクリーン構造を選択し、機械的制約を確認し、すべてのコネクタでスクリーンを適切に終端します。柔軟性のための編組、バランスの取れた性能のための複合スクリーン、要求の厳しいフィーダーのための波形チューブが 3 つの実用的な答えであり、すべてのサプライヤーはその選択の背後にあるテスト データを示すことができる必要があります。