Digitale Signalkabel, die einen HF-abgeschirmten Raum durchdringen

Haftungsausschluss: Ich bin kein ausgebildeter Elektroingenieur ... Ich bin ein frisch gebackener Informatiker mit etwa zehn Jahren Erfahrung als HF-Testtechniker. Ich weiß nicht alles, und bei solchen praktischen Anwendungen steht für mich die Erfahrung im Vordergrund. Ich bin auch die einzige RF-Person in meiner Organisation. Ich wende mich an einen erfahrenen HF-, EMI- oder EMV-Spezialisten, der sich zu diesem Problem äußern kann.

Ich habe einen drahtlos abgeschirmten Raum, der gleichzeitig als Büro dient und aus geschweißtem 16-Gauge-Stahl besteht, der dazu dient, Emissionen von der Außenwelt zu isolieren. Es wurde nicht gut gewartet und es gab in den letzten Jahrzehnten mehrere unsachgemäße elektrische Durchdringungen des Schildes. Als neuer HF-Ingenieur versuche ich, die abgeschirmte Wirksamkeit (SE) für die elektrische Feld- und ebene Wellendämpfung von mindestens 60 dBm bis zu 10 GHz wiederherzustellen. Wir werden einen SE-Test durchführen lassen, nachdem die Reparatur abgeschlossen ist.

Ich habe mehrere Reparaturen durchgeführt, darunter das Entwerfen und Installieren von WBC-Durchführungen (Waveguide-Below-Cutoff) für Glasfaser und das Entfernen von Ethernet- und Koaxialkabeln. Ich habe alle POTS-Telefonleitungen ordnungsgemäß gefiltert, einige Reparaturen an den Fingerstock- und Messerkantentüren vorgenommen, Löcher geflickt, die Wabenfilter überprüft und mehrere Bereiche auf Korrosion/Rost behandelt.

Hier ist die letzte verbleibende Ausgabe ...

Der Raum verfügt über digitale Steuerleitungen für HLK-Thermostate (Metasys N2, RS485, geschirmtes verdrilltes Paar), die durch die „schmutzige Seite“ der Filtergehäuse und durch ein kleines 3/8-Zoll-Loch in 16-Gauge-Stahl zur „sauberen Seite“ führen. des Filtergehäuses. Ich darf die Leitungen nicht entfernen. Ich habe zwei Möglichkeiten, die ich sehen kann: Auf Glasfaser umwandeln und durch einen WBC führen oder den Kabelschirm mit dem Stahlgehäuse verbinden. Die digitalen Kabel elektrisch filtern, wovon Ich glaube, ich verstehe, wäre problematisch, weil es die hochfrequenten Komponenten in den digitalen Signalen herausfiltern würde.Bitte korrigieren Sie mich, wenn ich da falsch liege.Die Umstellung auf Glasfaser ist schwierig, da keine Wechselstromsteckdosen für die Glasfaserkonverter vorhanden sind beiden Seiten des abgeschirmten Raums.

Ich denke, ich möchte die Kabelabschirmung mit dem Stahlgehäuse verbinden und das 3/8-Zoll-Loch mit Stahl- oder Kupferwolle um das Kabel stopfen. Glauben Sie, erfahrene Leute, dass dies "gut genug" ist, um die abgeschirmte Wirksamkeit von > zu erreichen? 60 dBm für elektrische Feld- und ebene Wellendämpfung bis 10 GHz?

Werden Sie nicht viel Lärm vom RS485 selbst haben?
Wahrscheinlich. Ich kann nicht viel dagegen tun. Es muss bleiben. Zumindest ist es aber abgeschirmtes Twisted Pair.
Wie wäre es, einen Schirmkäfig, vorzugsweise aus Kupfer, um den Thermostat herum zu bauen und ihn an die Wand zu kleben? Sie müssen zur Anpassung eine abnehmbare Abdeckung konstruieren, aber die Durchführungsöffnung ist jetzt vollständig abgeschirmt.
Denken Sie daran, dass Stehwellenresonanzen des internen Rauschens bei 1/4 Wellenlänge ihren Höhepunkt erreichen und CLCLC-Gleichtaktdrosseln kaskadiert werden, um den Bereich des Eingangsspektrums mit etwa 2 f-Dekaden pro symmetrischer CM-Drossel zu überspannen, die für jeden Bereich mit Kappenstrom zu Abschirmungen ausgewählt werden

Antworten (3)

Alles, was Sie beschreiben, klingt soweit vernünftig. Ihre 10-GHz-SE-Anforderung ist ziemlich hoch, und typische Filter für Audio werden niemals nahe kommen. Ein Thermostat im Schildraum ist jedoch nicht typisch, und die Wabenbelüftung (Einlass und Auslass) ist normalerweise für die meisten Gebäudemanager ausreichend (am besten ganz zu schweigen von den Sprinklerköpfen). Werden Sie HF-Immunitätstests durchführen? In diesem Fall können Sie das Thermostat selbst beschädigen.

Falls erforderlich, können Sie die gesamte Länge des Kabels in einem Stahlrohr umschließen und an einer der Ecken des Raums entlangführen (horizontal und vertikal). Obwohl nicht perfekt, neigen die EM-Felder dazu, in diesen Bereichen etwas abgeschwächt zu sein. Ich wäre versucht, den Thermostat dann in eine Metallbox mit feinmaschigem Kupfersieb einzuschließen und diese mit den Wänden des Schildraums zu verbinden. Schließlich kann es nicht schaden, das Kabel an beiden Enden mit Low-Q-Ferritperlen zu versehen. Sie müssen den Ferrit so auswählen, dass er um die betreffende(n) Frequenz(en) herum wirksam ist. Wenn Sie sich schließlich Sorgen darüber machen, dass die Metallleitung HF-Signale reflektiert, können Sie Ferritplatten von etwa 4 Zoll im Quadrat besorgen und sie in einem 45-Grad-Winkel in den Ecken über die Leitung kleben. Dasselbe gilt für die Thermostatbox an der Wand.

Vielleicht können Sie in Ihren Tests zur Wirksamkeit der Abschirmung eine Antenne und einen Umgebungsbildschirm im Hintergrund mit Analysator oder Empfänger aufstellen. Dies ergibt auch das Emissionsprofil der digitalen Signale am Thermostat. Wenn diese am Ende nicht beseitigt werden können, müssen Sie diese einfach bei jedem Test als Teil des Hintergrundrauschens auflisten.

Wie wäre es, wenn Sie das 485-Kabel in einen Stahl- / Eisenkanal stecken? Es ist wahrscheinlich eher magnetische als statische Strahlung. Ich bin nicht davon überzeugt, Wolle zu verwenden - das Abschirmen erfordert im Grunde die Dichte und Masse eines Eisenmetalls. Das einzige Mal, dass ich mich jemals damit befasst habe, war das Abschirmen von Audiogeräten von einem nachgerüsteten Netzteil. Wir haben teures Mu-Metall gekauft, aber am Ende war etwas Roheisenschrott aus der Werkstatt am effektivsten. Stelle dir das vor. Sie müssen ein wenig experimentieren, aber entscheiden Sie sich für Eisen/Stahl und Masse.

Ferrit-CM-Filter? Als ich EMI-Arbeiten durchführte, die einen Signalfluss zum DUT erforderten, hatte das Testhaus eine große Kiste mit Ferriten, durch die wir die digitalen Leitungen verlegten. Dies würde das Gleichtaktrauschen unterdrücken, wirkte sich jedoch nicht auf das Differential aus. Hat zum Beispiel mit Ethernet gut funktioniert, also denke ich, dass es auch mit RS-485 funktionieren würde.

Umrüsten des Thermostats auf optische Kopplung? Angenommen, Sie könnten irgendwie eine Vorspannungsversorgung im Raum bekommen. Dies würde eine galvanische Trennung vom HVAC-Mainframe ergeben.

Umgeben Sie die Box mit einem Faraday-Bildschirm? Sie müssen das wahrscheinlich sowieso tun, unabhängig davon, wie Sie mit dem Kabel umgehen, vorausgesetzt, es enthält eine Art Mikrocontroller und Display.

Das Kabel ist eine riesige Eingangsantenne, die Signale von außen nach innen überträgt. Ein zweistufiger CM CLC-Pi-Filter für VHF und UHF löst dieses Problem mit einer Abschirmung um den Schaltkreis. Das Kurzschließen der Kabel während der Messung des Eindringens zeigt Ihnen, ob Sie den Eindringpfad gefunden haben. Der andere Faktor ist der Zustand aller Türfedern aus Berilliumkupfer und die Spannung der Eckstreben für 1/10 Welle zwischen den Schrauben.
Mit doppellagigen Kupfergaze-Wänden sollte man im UHF-Band bei 1 GHz -120 dB erreichen können