analisi applicata ai sistemi di cablaggio strutturato

E.M.I. Shield e Grounding:

analisi applicata ai sistemi di cablaggio strutturato

Shielding

Pier Luca Montessoro

pierluca.montessoro@diegm.uniud.it

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Schermatura e messa a terra

In una trasmissione bilanciata l’eventuale schermo non porta corrente del segnale:

possiamo metterlo a terra o meno

La schermatura deve racchiudere l’intero

sistema: lo schermo del

cavo è solo uno degli

elementi necessari

Dove mettere a terra?

E` importante interrompere le correnti che scor- rono nello schermo perché possono accoppiarsi con i circuiti interni e generare rumore

Talvolta questo concetto degenera nell’idea di interrompere lo schermo

Inefficace se V_CM non è zero (terra rumorosa) o se ci sono correnti indotte nel loop

Collegando lo schermo soltanto dove lo 0V di riferimento è messo a terra si apre il loop, ma l’estremità aperta diventa rumorosa se AB = λ/4

Riduzione della corrente nello

schermo senza interrompere lo

schermo stesso

Accoppiamento elettrico e

magnetico in un cavo schermato

tra due dispositivi

Dinamica dell’accoppiamento

Se l’orientamento del loop di terra rispetto alla polarizzazione del campo esterno

incidente è nella situazione peggiore si generano:

una sorgente di tensione a bassa impedenza in serie al loop, dovuta all’induzione magnetica

una sorgente di corrente ad alta

impedenza attraverso il loop, dovuta all’eccitazione elettrica

Il comportamento dello schermo dipende da

quale dei due fenomeni predomina

Dinamica dell’accoppiamento

A causa delle capacità parassite tra schermo e conduttori interni parte del disturbo generato nello schermo si sovrappone al segnale

Il segnale ne è affetto anche nelle trasmissioni bilanciate a causa delle

asimmetrie tra i due conduttori (twistatura,

capacità tra conduttore e schermo, ecc.)

Modello generale

Modello generale

L’impedenza tra schermo e terra Z

considera anche i diversi elementi del collegamento

elettrico Z

(connettori, prese, ecc.) Z

è l’impedenza dello schermo

La tensione indotta nello schermo è:

Z

tende a infinito per L = λλ

/4 o multipli interi: i conduttori sono circondati da uno

schermo non a massa, e la tensione si accoppia interamente attraverso le capacità parassite

V

I dZ

I Z

L

= ∫ +

0

Modello generale

Per L = λλ

/4 uno schermo sottile (inferiore alla profondità di pelle) non ha effetto

(attenuazione 0dB)

Per L = λλ

/40 l’attenuazione è di 20 dB Per L = λλ

/400 l’attenuazione è di 40 dB Una tecnica per evitare di raggiungere

lunghezze di λλ

/4 consiste nell’utilizzare più punti di messa a terra. Ma:

non è applicabile ai sistemi di cablaggio strutturato

crea correnti nello schermo quando i

potenziali di terra sono diversi

Diverse possibilità

Diverse possibilità

Messa a terra dello schermo:

nessuna

dalla parte della sorgente dalla parte del carico

ad entrambe le estremità Terminazione dello schermo:

“pigtail” (economico, pratico e inutile) copertura a 360

(costoso)

Materiale costituente lo schermo

elevata Z

(economico, flessibile, leggero)

bassa Z

(costoso, rigido, pesante)

Diverse possibilità

scopo della schermatura

ridurre la suscettibilità (EMI all’esterno

dello schermo)

ridurre le emissioni (EMI all’interno

dello schermo)

schermo elettricamente corto

l/λ_EMI ≤ 0.1 schermo elettricamente lungo l/λ_EMI > 0.1

• Messa a terra in un solo punto

• 0V collegato a massa dal lato del ricevitore

• Messa a terra dello schermo in quel punto

• Corti “pigtail” sono accettabili

• Collegamento di entrambe le estremità dello schermo al contenitore metallico

• Schermi a bassa Z_t

• Connettori con copertura di 360⁰

• “pigtail” inaccettabili

• Messa a terra in un solo punto

• 0V collegato a massa dal lato del trasmettitore

• Messa a terra dello schermo in quel punto

• Corti “pigtail” sono accettabili

• Collegamento di entrambe le estremità dello schermo al contenitore metallico

• Schermi a bassa Z_t

• Connettori con copertura di 360⁰

• “pigtail” inaccettabili

Possibilità di applicazione al cablaggio strutturato

I cavi al di fuori degli armadi hanno sempre l >> λλ /4

Non c’è possibilità di controllo su come sono collegati schermo, massa e terra

all’interno delle apparecchiature (spesso non è nemmeno documentato)

La connettorizzazione è problematica,

specie per cavi con schermi efficaci (calza

più foglio)