В некоторых приложениях, где чистота сигнала является критической, используется двойной экранированный коаксиальный кабель (или даже тройной). Внутренний экран несет тот же сигнал, что и центральный проводник. Это значительно снижает емкость, а внешний экран заземляется. По сути, это обеспечивает дифференциальный сигнал для одного конца на приемнике с высоким подавлением синфазного шума. Дополнительный экран (ы) также помогает значительно снизить уровень шума.
В системе с одним экраном шум на экране подавляется фильтрами электромагнитных помех. Иногда это просто ферритовые шарики последовательно с основанием или синфазные дроссели. Это зависит от частоты интереса и типа шума, что является лучшим решением. Помните, что вам нужно только потратить деньги и время на то, чтобы отфильтровать частоты, которые могут повредить вашу систему.
Вот несколько хороших иллюстраций от Мураты . И обсуждение от штормового кабеля об источниках / типах экранированного коаксиального шума, а также о различных решениях экранирования коаксиального кабеля.
РЕДАКТИРОВАТЬ: У меня есть некоторое время, чтобы уточнить, как работает коаксиальная система с несколькими экранами.
Прежде всего, я должен подчеркнуть, что вы должны понимать свой EMI и то, как ваш дизайн чувствителен к нему. Зачастую это можно сделать только путем тестирования реальной конструкции, поскольку пути соединения и характеристики компонентов невозможно полностью смоделировать. Поэтому в процессе поиска решений я предоставляю вам широкий ответ на широкий вопрос.
Центральный сигнал получает выгоду от некоторой синфазной и не синфазной фильтрации шума из-за множества внешних экранов. Любой, кто работал с коаксиалом, знает, что они не идеальные щиты и всегда протекают. Решение с несколькими экранами обеспечивает хороший баланс между подавлением электромагнитных помех как в обычном, так и не в обычном режиме (при условии, что они отключены должным образом для приложения). Добавление дифференциального приема обеспечивает большую фильтрацию синфазного режима при потере небольшого отклонения нечастого режима, о котором спрашивает Энди Ака.
Так как же помогает объединение более шумной версии сигнала с более чистой версией? Это будет случай необычного режима шума. В многоэкранированной системе шум, не связанный с обычным режимом, значительно меньше благодаря дополнительному экрану. Таким образом, шум Энди любопытен о меньшей проблеме. Однако, если ваша система сверхчувствительна к этому нестандартному режиму, использование дифференциального сигнала ухудшит ситуацию. В этом случае было бы лучше использовать недифференциальный сигнал, относящийся к отфильтрованной версии внешнего сигнала заземления, и просто поместить внутренний экранированный сигнал в нагрузку с нагрузкой, которая близко соответствует нагрузке полного сопротивления центрального проводника. Это предполагает, что ваш дизайн не выиграет больше от дополнительного синфазного шумоподавления.
Дополнительное снижение шума с помощью дифференциального сигнала, на который я ссылаюсь в комментариях, - это подавление синфазного шума. Центральный проводник и внутренний экран могут действовать как сбалансированная линия. Линии имеют схожий импеданс с заземлением (в идеале они должны быть одинаковыми, но это трудно сделать в коаксиальной системе), поэтому мешающие поля или токи индуцируют одинаковое напряжение в обоих проводах. Поскольку приемник реагирует только на разницу между проводами, на него не влияет индуцированное шумовое напряжение.
EMI - сложная тема, и в интернете много шумных мнений. Для получения более подробной информации о шуме и его эффектах и фильтрации их обе ссылки, которые я предоставил, являются отличными ресурсами, основанными на реальном устранении неисправностей EMI.
РЕДАКТИРОВАТЬ # 2 (Вот более конкретный ответ после обсуждения в чате с Филом): В этом аналоговом приложении с низким энергопотреблением Фил указывает, что он имеет частоту дискретизации 50 МГц от 7 МГц до 30 МГц с динамическим диапазоном от -55 дБм до -110 дБм с неопределенным фильтр нижних частот, предшествующий этому. Когда он запускает БПФ, он видит источники шума, идущие в направлении, которое находится в нулевом месте его антенны. Предполагается, что это должно быть получено из коаксиального кабеля, однако они также могут быть получены из других источников, внутренних по отношению к конструкции или внешних, включая саму антенну, поскольку они будут принимать сигналы даже в нулевых точках. Таким образом, на данный момент его заботой являются исключительно внутриполосные источники шума. Он должен найти источник этого методически:
- Замените антенну экранированной нагрузкой 50 Ом. Обратите внимание на ложные уровни.
- Отсоедините кабель, поместите экранированную нагрузку 50 Ом на АЦП. Обратите внимание на ложные уровни.
- Снова наденьте кабель с нагрузкой 50 Ом в месте расположения антенны. Добавьте феррит на конце RX, который имеет характеристики материала 31 для этой полосы частот. Продолжайте добавлять (иногда может понадобиться 5 или 6), пока не увидите, что уровни приблизятся к тому, что вы измерили в # 2.
- Подключите антенну. Обратите внимание на увеличение уровней, это то, что фильтры вашего приемника (цифровые в данном случае) должны будут отклонить.
Будьте осторожны с вашим динамическим диапазоном. Если один сигнал выше -55 дБм, он может генерировать то, что выглядит как паразитный шум на других частотах, смешанных усилителями AGC, когда вы пытаетесь усилить сигнал меньшего размера.
Если № 2 показывает неприемлемо высокий уровень шума, этот источник шума должен быть изолирован. Это может быть источник питания, внутренний источник шума на печатной плате или поднятый внутри помещения. Экранирование, мягкие ферритовые листы и ферритовые шарики могут быть решением в зависимости от источника.
Если № 3 не показывает улучшения, попробуйте изменить положение ферритов вдоль кабеля.
Ферритовые шарики также могут быть встроены в печатную плату, чтобы разделить основание на коаксиальном кабеле и печатной плате на интересующей частоте. Это приведет к небольшой потере мощности из-за отражения в полосе пропускания, однако снижение шума будет более чем компенсировать потерю мощности. В приведенной выше ссылке на муратту много обсуждается использование ферритов ПХБ для подавления шума.
Иногда в качестве быстрого эксперимента я вставляю специально изготовленную коаксиальную бочку, которая разрушает заземление в щите. Это всего лишь 2 гнездовых коаксиальных разъема, центральный контакт которых спаян вместе. Вы получите потерю мощности и некоторую утечку, но она должна быстро сказать вам, является ли путь защиты щитом проблемой или нет.
Примечание об измерении в этой группе. Есть много переходных источников шума, которые приходят и уходят. Чтобы не вырывать волосы во время тестирования, используйте функцию MAX HOLD для вашего FFT. Запустите эту задержку FFT max в течение 20-30 секунд, отмечая, где происходят переходные процессы и сколько времени вам нужно, чтобы выдержать максимальное удержание, чтобы убедиться, что вы видите все. Постарайтесь выполнить тесты так быстро, как только сможете, чтобы источник шума не успел выключиться и запутать ваши результаты. Помните, что эти переходные процессы будут меняться во времени, частоте и мощности, поэтому внимательно следите за ними, чтобы понять их источник.
FFTS ограничены в разрешении на основе входной полосы пропускания и частоты дискретизации. Два разных ответвления, которые расположены близко друг к другу и из разных источников, могут выглядеть как один сигнал. Иногда несколько переходных процессов на одной частоте может быть трудно изолировать - у вас может быть внутренний шум на частоте 8 МГц при -55 дБм и излучаемый переходный процесс, распространяющийся по верхней части на -60 дБм. Вы можете устранить излучаемый источник с помощью феррита и задуматься, почему там все еще присутствует шум 8 МГц, и подумать, что феррит не работает. Это сложный трудоемкий бизнес.
Еще одно замечание об этой настройке с использованием БПФ. Поскольку имеется только один физический фильтр нижних частот, вы не можете использовать БПФ для увеличения 10 МГц при -90 дБм, в то время как у вас есть другие более сильные шпоры / сигналы, например, при 23 МГц. Вы, вероятно, нарушите динамический диапазон АЦП и создадите ложный паразитный шум. Анализаторы спектра имеют различные переключаемые фильтры, чтобы этого не происходило, поэтому на экране отображается динамический диапазон измерения.
