Можно ли отклонять шум, перемещающийся снаружи коаксиальной линии передачи?

Скажем, у меня есть обычный коаксиальный кабель между приемником и антенной. Этот коаксиальный кабель будет иметь три тока:

коаксиальные токи

  1. желаемый сигнал
  2. ровно равный противоположный ток на внутренней стороне экрана (действительно, также желаемый сигнал)
  3. шум снаружи экрана

Теперь, если это была сбалансированная линия передачи (не коаксиальная), я бы подключил пару проводников к дифференциальному усилителю, который отклонил бы синфазное напряжение. Я был бы уверен, что импеданс каждой стороны равен, так что токи в обычном режиме создают только синфазные напряжения, поэтому мой синфазный дифференциальный усилитель с отрицательным напряжением эффективно также отклоняет токи синфазного режима.

Но это просто обычный коаксиальный кабель, с одним только центральным проводником. Сопротивления экрана и центрального проводника не равны. Хотя сигнал улавливается внутри коаксиального экрана экраном, могу ли я поддерживать такое разделение токов, когда коаксиальный кабель входит в схему моего приемника? Другими словами, как мне предоставить ссылку для моей схемы приема, на которую не влияют шумовые токи (3)? Или это невозможно?

Обратите внимание, что я не спрашиваю об альтернативах коаксии или других типах коаксиальных карт с несколькими экранами и т. д. Я также не очень обеспокоен неидеальными шумами, введенными в коаксиальный кабель несовершенным щитом и т. д. практическим примером ситуации, вызывающей озабоченность, было бы то, что у меня есть антенна, подключенная к приемнику каким-то коаксиальным устройством, и я хочу получить сигнал от антенны, но не сигнал от коаксиального экрана (который также может сделать довольно хороший монополь антенна).

schematic

имитировать эту схему - Схема, созданная с использованием CircuitLab

13 голосов | спросил Phil Frost 1 J0000006Europe/Moscow 2013, 00:46:21

1 ответ


3

В некоторых приложениях, где чистота сигнала является критическим, используется двойной экранированный коаксиальный (или даже тройной). Внутренний экран имеет тот же сигнал, что и центральный проводник. Это делает емкость значительно меньше, а внешний экран заземлен. По сути, это обеспечивает дифференциал для одиночного конечного сигнала в приемнике с высоким уровнем шума. Дополнительный экран (ы) также помогает значительно уменьшить излучаемый шум.

В одной системе экранов шум на экране подавляется фильтрами электромагнитных помех. Иногда это просто ферритовые бусины последовательно с основаниями или дросселями общего режима. Это зависит от частоты интереса и типа шума, что является лучшим решением. Помните, что вам нужно только тратить деньги и время на беспокойство о фильтрации частот, которые могут повредить вашу систему.

Вот несколько хороших иллюстраций из murata . И обсуждение штурмового об источниках /типах экранированного коаксиального шума, а также различные варианты экранирования коаксиальных экранов .


EDIT: У меня есть время, чтобы выяснить, как работает многоэкранированная коаксиальная система. Прежде всего, я должен подчеркнуть, что вам нужно понимать ваши EMI и то, как ваш дизайн чувствителен к нему. Часто это можно сделать только путем проверки реальной конструкции, поскольку пути связи и характеристики компонентов невозможно полностью моделировать. Поэтому в процессе поиска решений я даю вам широкий ответ на широкий вопрос.

Центральный сигнал выигрывает от некоторой фильтрации синфазного и нестандартного шума из-за множества внешних экранов. Любой, кто работал с коаксим, знает, что они не идеальные щиты и всегда течет. Решение с множеством экранов обеспечивает хороший баланс между подавлением электромагнитных помех как в обычном режиме, так и с нестандартным режимом (при условии, что они правильно установлены для приложения). Добавление дифференциального приема обеспечивает более частое фильтрацию при потере небольшого отклонения от нестандартного режима, о котором спрашивает Энди Ака.

Так как же сочетается более шумная версия сигнала с более чистой версией? Это будет случай нестандартного шума. В многоэкранированной системе шум от нестандартного режима намного меньше из-за дополнительного экрана. Таким образом, шум Энди интересует меньше вопросов. Однако, если ваша система чувствительна к этому недружественному помехам, то 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 на оконечную нагрузку, которая точно соответствует импедансной нагрузке центрального проводника. Это предполагает, что ваш дизайн не принесет больше пользы от дополнительного синфазного шумоподавления.

Добавленное уменьшение шума с использованием дифференциального сигнала, на которое я ссылаюсь в комментариях, является подавлением шума в обычном режиме. Центральный проводник и внутренний экран могут действовать как сбалансированная линия. Линии имеют аналогичный импеданс заземления (в идеале они будут одинаковыми, но это трудно сделать в коаксиальной системе), поэтому помехи или токи индуцируют одинаковое напряжение в обоих проводах. Поскольку приемник отвечает только разнице между проводами, на него не влияет индуцированное шумовое напряжение.

EMI - сложный вопрос, и в Интернете есть много шумных мнений. Для получения дополнительной информации о шуме и их эффектах и ​​фильтрации их как ссылки I обеспечиваются отличные ресурсы, основанные на реальных проблемах с устранением электромагнитных помех.


EDIT # 2 (Ниже приведен более конкретный ответ после обсуждения в чате с Филом): В этом аналоговом приложении с низким энергопотреблением Фил указывает, что он имеет выборку АЦП 50 МГц с частотой от 7 МГц до 30 МГц с динамическим диапазоном от -55 дБм до -110 дБм сперед ним должен быть установлен неуточненный фильтр нижних частот. Когда он запускает БПФ, он видит источники шума, исходящие от направления, которое находится в нулевом пятне его антенны. Предполагается, что это должно быть выбрано из коаксиального кабеля, однако они также могут быть из других источников, внутренних по отношению к дизайну или внешним, включая антенну, потому что они будут получать сигналы даже в нулевых точках. Таким образом, на данный момент его беспокойство вызывает только внутриполосные источники шума. Ему необходимо найти источник этого методически:

  1. Замените антенну экранированной нагрузкой 50 Ом. Обратите внимание на ложный уровни.
  2. Отключите кабель, на который наклеивается 50 Ом на АЦП. Обратите внимание на ложный уровни.
  3. Вставьте кабель обратно с нагрузкой 50 Ом на место антенны. Добавить феррит на конце RX, который имеет Характеристики материала 31 для эта полоса частот. Продолжайте добавлять (иногда может понадобиться 5 или 6) пока вы не увидите, что уровни приближаются к тому, что вы измерили в # 2.
  4. Подключите антенну. Обратите внимание на увеличение уровней, это то, что (цифровой в этом случае) придется отклонить.

Будьте осторожны с 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 меньший сигнал.

Если # 2 показывает неприемлемый высокий уровень шума, то этот источник шума должен быть изолирован. Это может быть источник питания, внутренний источник шума для печатной платы или быть поднятым внутри комнаты. Экранирование, мягкие ферритовые листы и ферритовые бусины могут быть решением здесь в зависимости от источника.

Если # 3 не показывает улучшения, попробуйте изменить положение ферритов вдоль кабеля.

Ферритовые шарики также могут быть сконструированы в ПХД для разделения оснований на коаксиальном кабеле и печатной плате с частотой, представляющей интерес. Это приведет к небольшой потере мощности из-за отражения в полосе пропускания, однако уменьшение шума будет более чем компенсировать потери мощности. В приведенной выше связи муратта много обсуждается использование ферритов ПХБ для подавления шума.

Иногда в качестве быстрого эксперимента я вставляю специально созданный коаксиальный цилиндр, который разрушает заземление в щите. Это всего лишь 2 женских коаксиальных соединителя с центральным штырьком, спаянным вместе. Вы получите потерю мощности и некоторую утечку, но она должна быстро сказать вам, является ли путь защиты проблемой или нет.

Заметка об измерении в этой полосе. Есть много источников переходного шума, которые приходят и уходят. Чтобы не вытягивать волосы во время тестирования, используйте функцию MAX HOLD для вашего FFT. Запустите это макс. Удержание FFT в течение 20-30 секунд, отметив, где происходят переходные процессы, и сколько времени вам нужно, чтобы запустить максимальное удерживание, чтобы убедиться, что вы все видите. Попытайтесь запустить тесты так же быстро, как вы можете спина к спине, чтобы источник шума не успевал отключиться и запутать ваши результаты. Помните, что эти переходные процессы будут меняться во времени, частоте, мощности, поэтому внимательно следите за ними, чтобы понять их источник.

FFTS ограничены в разрешении, основанном на входной полосе пропускания и частоте дискретизации. Два разных шпора, которые находятся близко друг от друга и из разных источников, могут выглядеть как один сигнал. Иногда многократные переходные процессы на одной и той же частоте могут быть трудно изолировать - у вас может быть внутренний шум при 8 МГц при -55 дБм, а излучаемый переходный режим распространяется сверху на -60 дБм. Вы можете устранить излучаемый источник с помощью феррита и удивляться, почему там все еще присутствует шум 8 МГц и считают, что феррит не работает. Это сложный процесс, требующий много времени.

Еще одно примечание об этой настройке с использованием БПФ. Поскольку имеется только один физический фильтр нижних частот, вы не можете использовать FFT для увеличения на 10Mhz spur при -90dBm, в то время как у вас есть другойболее сильные шпоры /сигналы на уровне 23 МГц. Вероятно, вы нарушите динамический диапазон АЦП и создадите ложный ложный шум. Спектральные анализаторы имеют множество переключаемых фильтров, чтобы это не происходило, так что вы видите на экране динамический диапазон измерения.

ответил user6972 1 J0000006Europe/Moscow 2013, 07:37:16

Похожие вопросы

Популярные теги

security × 330linux × 316macos × 2827 × 268performance × 244command-line × 241sql-server × 235joomla-3.x × 222java × 189c++ × 186windows × 180cisco × 168bash × 158c# × 142gmail × 139arduino-uno × 139javascript × 134ssh × 133seo × 132mysql × 132