In alcune applicazioni in cui la purezza del segnale è critica viene utilizzato un coassiale a doppia schermatura (o addirittura triplo). Lo schermo interno porta lo stesso segnale del conduttore centrale. Ciò riduce notevolmente la capacità e lo schermo esterno è collegato a terra. In sostanza, questo fornisce un segnale differenziale rispetto al singolo terminale sul ricevitore con un elevato rifiuto del rumore in modalità comune. Gli schermi aggiuntivi aiutano anche a ridurre drasticamente il rumore irradiato.
In un sistema a scudo singolo il rumore sullo scudo è soppresso dai filtri EMI. A volte si tratta semplicemente di perle di ferrite in serie con i motivi o strozzature di modo comune. Dipende dalla frequenza di interesse e dal tipo di rumore quale sia la soluzione migliore. Ricorda che devi solo spendere soldi e tempo a preoccuparti di filtrare le frequenze che potrebbero danneggiare il tuo sistema.
Ecco alcune buone illustrazioni di Murata . E una discussione di stormcable sulle fonti / i tipi di rumore coassiale schermato e sulle diverse soluzioni di schermatura coassiale.
EDIT: ho del tempo per chiarire come funziona un sistema coassiale multi-schermato.
Prima di tutto, devo sottolineare che devi capire la tua EMI e come il tuo design sia sensibile ad essa. Spesso questo può essere fatto solo testando il progetto reale poiché i percorsi di accoppiamento e le prestazioni dei componenti sono impossibili da modellare completamente. Quindi, nel processo di ricerca di soluzioni, ti sto fornendo una risposta ampia a una domanda ampia.
Il segnale centrale beneficia di alcuni filtri antirumore in modalità comune e non comune a causa degli schermi esterni multipli. Chiunque abbia lavorato con coax sa che non sono scudi perfetti e perdono sempre. La soluzione multi-shield offre un buon equilibrio tra rifiuto EMI sia in modalità comune che non comune (a condizione che siano terminati correttamente per l'applicazione). L'aggiunta della ricezione differenziale fornisce un filtro di modalità più comune alla perdita di un piccolo rifiuto di modalità non comune di cui chiede Andy Aka.
In che modo può essere utile combinare una versione più rumorosa del segnale con una versione più pulita? Questo sarebbe un caso di rumore in modalità non comune. In un sistema a schermatura multipla, il rumore in modalità non comune è molto meno dovuto allo schermo aggiuntivo. Quindi il rumore di Andy è curioso di meno di un problema. Tuttavia, se il tuo sistema è iper sensibile a questo interferente in modalità non comune, l'uso del segnale differenziale peggiorerà le cose. In questo caso sarebbe meglio usare il segnale non differenziale riferito a una versione filtrata del segnale di terra esterno, e semplicemente mettere il segnale interno schermato su un carico terminato che corrisponda strettamente al carico di impedenza del conduttore centrale. Ciò presuppone che il tuo design non trarrebbe maggiori benefici dall'ulteriore reiezione del rumore in modalità comune.
La riduzione del rumore aggiunta utilizzando il segnale differenziale a cui mi riferisco nei commenti è la reiezione del rumore in modalità comune. Il conduttore centrale e lo schermo interno possono agire come una linea bilanciata. Le linee hanno un'impedenza simile a terra (idealmente sarebbero le stesse ma questo è difficile da fare in un sistema coassiale), quindi i campi o le correnti interferenti inducono la stessa tensione in entrambi i fili. Poiché il ricevitore risponde solo alla differenza tra i fili, non è influenzato dalla tensione di rumore indotta.
L'IME è un argomento complesso e Internet ha molte opinioni rumorose. Per maggiori dettagli sul rumore e sui loro effetti e per filtrarli entrambi i collegamenti che ho fornito sono risorse eccellenti basate sulla risoluzione dei problemi EMI reale.
EDIT # 2 (Ecco una risposta più specifica dopo la discussione in chat con Phil): In questa applicazione analogica a bassa potenza Phil indica che ha un campionamento ADC da 50 MHz da 7 MHz a 30 MHz con un intervallo dinamico da -55dBm a -110dBm con un non specificato filtro passa basso che lo precede. Quando gestisce un FFT vede sorgenti di rumore provenienti da una direzione che si trova nel punto nullo dell'antenna. Il presupposto è che questo deve essere raccolto dal coassiale, tuttavia potrebbero anche provenire da altre fonti interne al design o esterne compresa l'antenna stessa perché riceveranno segnali anche in punti nulli. Quindi a questo punto la sua preoccupazione sono le fonti di rumore strettamente in banda. Deve trovare la fonte di questi metodicamente:
- Sostituire l'antenna con un carico schermato di 50 ohm. Nota i livelli spuri.
- Scollegare il cavo e caricare un carico schermato di 50 ohm sull'ADC. Nota i livelli spuri.
- Riposizionare il cavo con un carico di 50 ohm nel sito dell'antenna. Aggiungi ferrite all'estremità RX con caratteristiche del Materiale 31 per questa banda di frequenza. Continua ad aggiungere (a volte possono essere necessari 5 o 6) finché non vedi i livelli avvicinarsi a ciò che hai misurato in # 2.
- Collegare l'antenna. Nota l'aumento dei livelli, questo è ciò che i filtri del tuo ricevitore (in questo caso digitali) dovranno rifiutare.
Fai attenzione alla tua gamma dinamica. Se un singolo segnale è superiore a -55 dBm, potrebbe generare un rumore spurie ad altre frequenze miscelate dagli amplificatori AGC quando si tenta di amplificare un segnale più piccolo.
Se il n. 2 rivela un rumore inaccettabile, questa fonte di rumore deve essere isolata. Potrebbe essere un alimentatore, una fonte di rumore interna al PCB o essere raccolto all'interno della stanza. Schermatura, fogli di ferrite morbida e perle di ferrite potrebbero essere una soluzione qui a seconda della fonte.
Se il n. 3 non mostra miglioramenti, prova a cambiare la posizione delle ferriti lungo il cavo.
Perline di ferrite possono anche essere progettate nel PCB per separare i motivi sul coassiale e PCB alla frequenza di interesse. Ciò causerà una leggera perdita di potenza a causa di un riflesso nella banda passante, tuttavia la riduzione del rumore compenserà più che altro la perdita di potenza. Il link muratta fornito sopra discute molto sull'uso dei ferriti PCB per la soppressione del rumore.
A volte, come esperimento rapido, inserisco una canna coassiale appositamente realizzata che interrompe la connessione di terra nello scudo. Questo è solo 2 connettori femmina coassiali con il perno centrale saldato insieme. Avrai una perdita di potenza e qualche perdita, ma dovrebbe dirti rapidamente se il percorso dello scudo è un problema o meno.
Una nota sulla misurazione in questa banda. Ci sono molte fonti di rumore transitorio che vanno e vengono. Per evitare di strappare i capelli durante il test, utilizzare una funzione MAX HOLD per FFT. Esegui questa conservazione massima FFT per 20-30 secondi, notando dove si verificano i transitori e per quanto tempo devi eseguire la tenuta massima per assicurarti di vedere tutto. Prova a eseguire i test il più velocemente possibile schiena contro schiena in modo che la fonte di rumore non abbia il tempo di spegnersi e confondere i risultati. Ricorda che questi transitori cambieranno in tempo, frequenza, potenza, quindi monitorali attentamente per capire la loro fonte.
Gli FFTS sono limitati nella risoluzione in base alla larghezza di banda in ingresso e alla frequenza di campionamento. Due speroni diversi che sono vicini tra loro e da fonti diverse possono apparire come un segnale. A volte più transitori sulla stessa frequenza possono essere difficili da isolare: potresti avere un rumore interno a 8Mhz a -55dBm e un transiente irradiato diffuso nella parte superiore a -60dBm. Potresti eliminare la sorgente irradiata con una ferrite e chiederti perché ci sia ancora un rumore di 8 Mhz lì e pensare che la ferrite non abbia funzionato. È un affare che richiede tempo.
Un'ulteriore nota su questa configurazione utilizzando un FFT. Poiché esiste un solo filtro passa basso fisico, non è possibile utilizzare FFT per eseguire lo zoom avanti su uno sperone da 10 Mhz a -90dBm mentre si hanno altri segnali / speroni più forti a 23Mhz. Probabilmente violerai la gamma dinamica dell'ADC e genererai un falso rumore spurio. Gli analizzatori di spettro hanno una varietà di filtri commutati per evitare che ciò accada in modo che ciò che vedi sullo schermo sia la gamma dinamica della misurazione.
