동축 전송 라인 외부로 이동하는 소음을 제거 할 수 있습니까?

수신기와 안테나 사이에 일반적인 동축 케이블이 있다고 가정 해보십시오. 그 동축에는 세 가지 전류가 들어갑니다.

1. 원하는 신호
2. 실드 내부의 정확히 반대 전류 (실제로 원하는 신호)
3. 실드 외부의 소음

이것이 동축이 아닌 평형 전송 라인이라면, 도체 쌍을 차동 증폭기에 연결하여 공통 모드 전압을 제거합니다. 공통 모드 전류가 공통 모드 전압 만 생성하도록 각 측면의 임피던스가 동일한 지 확인해야합니다. 따라서 공통 모드 전압 제거 차동 증폭기도 공통 모드 전류를 효과적으로 제거합니다.

그러나 이것은 단 하나의 중심 도체 만있는 일반적인 동축입니다. 실드와 중심 도체의 임피던스가 동일하지 않습니다. 신호가 쉴드에 의해 동축 내부에 갇혀 있지만 동축이 수신기 회로에 들어갈 때 전류 분리를 유지할 수 있습니까? 다시 말해, 잡음 전류에 영향을받지 않는 수신 회로에 대한 기준을 어떻게 제공합니까 (3)? 아니면 불가능합니까?

나는 동축에 대한 대안이나 다중 차폐 등을 가진 다른 유형의 동축에 대해 묻지 않고 있습니다. 또한 불완전한 차폐 등에 의해 동축으로 유입되는 비 이상적인 소음에 대해서는 크게 관심이 없습니다. 우려되는 상황은 일부 동축 케이블에 의해 수신기에 안테나가 연결되어 있고 안테나에서 신호를 수신하고 싶지만 동축 실드의 신호는 수신하지 않는 것입니다 (이것은 꽤 좋은 모노폴 안테나를 만들 수도 있습니다).

^{이 회로 시뮬레이션 – CircuitLab을 사용하여 작성된 회로도}

신호 순도가 중요한 일부 응용 분야에서는 이중 차폐 동축 (또는 삼중)이 사용됩니다. 내부 실드는 중앙 도체와 동일한 신호를 전달합니다. 이것은 커패시턴스를 크게 줄이고 외부 실드를 접지합니다. 본질적으로 이것은 높은 공통 모드 노이즈 제거 기능을 갖춘 수신기에서 단일 종단 신호에 대한 차동을 제공합니다. 추가 쉴드 (들)는 또한 방사 노이즈를 극적으로 감소시키는 데 도움이됩니다.

단일 차폐 시스템에서 차폐의 노이즈는 EMI 필터에 의해 억제됩니다. 때때로 이것은 단순히 접지 또는 공통 모드 초크와 직렬로 연결된 페라이트 비드입니다. 관심 주파수와 최상의 솔루션이 무엇인지 노이즈 유형에 따라 다릅니다. 시스템을 손상시킬 수있는 주파수를 걸러내는 데 시간과 돈을 투자해야한다는 것을 기억하십시오.

다음은 murata의 좋은 그림입니다 . 그리고 차폐 동축 노이즈 소스 / 유형과 다른 동축 차폐 솔루션에 대한 폭풍우 에 관한 논의 .

편집 : 다중 차폐 동축 시스템의 작동 방식을 명확히 할 시간이 있습니다. 우선 EMI를 이해하고 설계가 어떻게 민감한 지 이해해야한다고 강조해야합니다. 커플 링 경로 및 구성 요소 성능을 완전히 모델링 할 수 없으므로 실제 설계를 테스트해야만이 작업을 수행 할 수 있습니다. 따라서 솔루션을 찾는 과정에서 광범위한 질문에 대한 광범위한 답변을 제공합니다.

중심 신호는 다중 외부 차폐로 인해 일부 공통 모드 및 비 공통 모드 노이즈 필터링의 이점을 제공합니다. 동축 케이블로 작업 한 사람은 자신이 완벽한 방패가 아니며 항상 누출된다는 것을 알고 있습니다. 멀티 쉴드 솔루션은 공통 모드와 비 공통 모드 EMI 제거 (애플리케이션에 대해 올바르게 종료 된 경우)간에 균형이 잘 맞습니다. 차동 수신을 추가하면 Andy Aka가 요구하는 약간의 비 공통 모드 거부 손실로 더 많은 공통 모드 필터링이 제공됩니다.

더 시끄러운 버전의 신호를 더 깨끗한 버전과 결합하는 것이 어떻게 도움이됩니까? 이것은 비 공통 모드 노이즈의 경우입니다. 다중 차폐 시스템에서 비 공통 모드 노이즈는 여분의 차폐로 인해 훨씬 ​​적습니다. 따라서 Andy는 소음이 적은 것에 대해 궁금합니다. 그러나 시스템이이 비 공통 모드 간섭에 과민 한 경우 차동 신호를 사용하면 상황이 악화됩니다. 이 경우 필터링 된 외부 접지 신호 버전을 참조하는 비 차동 신호를 사용하고 내부 차폐 신호를 중심 도체의 임피던스 부하와 거의 일치하는 종단 부하에 두는 것이 가장 좋습니다. 이는 추가 공통 모드 노이즈 제거로 인해 설계에 더 많은 이점이없는 것으로 가정합니다.

주석에서 언급하는 차동 신호를 사용하여 추가 된 노이즈 감소는 공통 모드 노이즈 제거입니다. 중앙 도체와 내부 실드는 균형 잡힌 선으로 작동 할 수 있습니다. 선은 접지와 비슷한 임피던스를 갖습니다 (이상적으로는 동일하지만 동축 시스템에서는하기 어렵습니다). 따라서 간섭 장이나 전류는 두 전선에서 동일한 전압을 유도합니다. 수신기는 전선 간의 차이에만 응답하므로 유도 노이즈 전압의 영향을받지 않습니다.

EMI는 복잡한 주제이며 인터넷에는 많은 시끄러운 의견이 있습니다. 노이즈와 그 효과에 대한 자세한 내용과 필터링을 위해 내가 제공 한 두 링크는 ​​실제 EMI 문제 해결을 기반으로 한 훌륭한 리소스입니다.

편집 # 2 ( Phil과 의 대화 토론 후에 더 구체적인 답변 이 있습니다) :이 아날로그 저전력 응용 프로그램에서 Phil은 지정되지 않은 -55dBm ~ -110dBm의 동적 범위로 7MHz ~ 30MHz를 샘플링하는 50Mhz ADC를 가지고 있음을 나타냅니다. 저역 통과 필터. FFT를 실행하면 안테나의 널 스폿에있는 방향에서 노이즈 소스가 나오는 것을 볼 수 있습니다. 이것은 동축에서 선택해야한다고 가정하지만, 널 스폿에서도 신호를 수신하기 때문에 설계 내부 또는 안테나 자체를 포함한 외부의 다른 소스에서 가져온 것일 수도 있습니다. 따라서이 시점에서 그의 관심사는 대역 내 노이즈 소스입니다. 그는이 방법의 출처를 체계적으로 찾아야합니다.

1. 차폐 된 50ohm 부하로 안테나를 교체하십시오. 가짜 수준에 유의하십시오.
2. 케이블을 뽑아 ADC에 차폐 된 50ohm 부하를가합니다. 가짜 수준에 유의하십시오.
3. 안테나 사이트에서 케이블을 50 옴로드로 다시 장착하십시오. 이 주파수 대역에 대해 재료 31 특성 이 있는 RX 끝에 페라이트를 추가하십시오 . 레벨이 # 2에서 측정 한 값에 가까워 질 때까지 계속 추가하십시오 (때로는 5 또는 6이 필요할 수 있음).
4. 안테나를 연결하십시오. 레벨의 증가에 주목하십시오. 이것이 수신기 필터 (이 경우 디지털)가 거부해야하는 것입니다.

다이나믹 레인지에주의하십시오. 단일 신호가 -55dBm보다 높으면 더 작은 신호를 증폭하려고 할 때 AGC 증폭기가 혼합 한 다른 주파수에서 스퓨리어스 노이즈처럼 보일 수 있습니다.

# 2가 허용 할 수없는 높은 노이즈를 나타내는 경우이 노이즈 소스를 분리해야합니다. 전원 공급 장치, PCB의 내부 노이즈 소스 또는 실내에서 픽업 될 수 있습니다. 소스에 따라 차폐, 연질 페라이트 시트 및 페라이트 비드가 해결책이 될 수 있습니다.

# 3가 개선되지 않으면 케이블을 따라 페라이트의 위치를 ​​변경하십시오.

페라이트 비드는 또한 관심 주파수에서 동축과 PCB의 접지를 분리하기 위해 PCB에 설계 될 수 있습니다. 이 경우 통과 대역의 반사로 인해 약간의 전력 손실이 발생하지만 노이즈 감소는 전력 손실을 보상하는 것 이상입니다. 위에 제공된 muratta 링크는 노이즈 억제를위한 PCB 페라이트 사용에 대해 많은 논의를했습니다.

때로는 빠른 실험으로 쉴드의 접지 연결을 끊는 특수 제작 된 동축 배럴을 삽입합니다. 중앙 핀이 함께 납땜 된 2 개의 암 동축 커넥터입니다. 전력 손실과 누수가 발생하지만 실드 경로에 문제가 있는지 신속하게 알려줍니다.

이 밴드의 측정에 대한 참고 사항. 많은 일시적인 소음원이왔다 갔다합니다. 테스트하는 동안 머리카락을 잡아 당기지 않으려면 FFT에 MAX HOLD 기능을 사용하십시오. 이 FFT max hold를 20-30 초 동안 실행하여 과도 현상이 발생하는 위치와 모든 것을 볼 수 있도록 max hold을 얼마나 오래 실행해야하는지 기록하십시오. 노이즈 소스가 꺼질 때까지 시간이 걸리지 않고 결과를 혼동 할 수 있도록 테스트를 연속으로 빠르게 실행하십시오. 이러한 과도 현상은 시간, 주파수, 전력에서 변화 할 것이므로 소스를 이해하기 위해 면밀히 모니터링하십시오.

FFTS는 입력 대역폭과 샘플 속도에 따라 해상도가 제한됩니다. 서로 가깝고 소스가 다른 두 개의 서로 다른 스퍼는 하나의 신호처럼 보일 수 있습니다. 때로는 같은 주파수에서 여러 개의 과도 전류를 분리하기 어려울 수 있습니다. -55dBm에서 8Mhz의 내부 잡음이 발생하고 -60dBm의 상단에 방사 과도 전류가 퍼질 수 있습니다. 페라이트로 방사원을 제거하고 왜 여전히 8Mhz 노이즈가 있고 페라이트가 작동하지 않는다고 생각하는지 궁금 할 수 있습니다. 시간이 많이 걸리는 비즈니스입니다.

FFT를 사용한이 설정에 대한 추가 참고 사항입니다. 물리적 저역 통과 필터가 하나만 있기 때문에 FFT를 사용하여 -90dBm에서 10Mhz 스퍼를 확대 할 수 없지만 23Mhz에서는 다른 강력한 스퍼 / 신호가 있습니다. 아마도 ADC의 다이나믹 레인지를 위반하고 잘못된 스퓨리어스 노이즈를 생성 할 것입니다. 스펙트럼 분석기에는 다양한 전환 필터가있어이를 방지하여 화면에 표시되는 것이 측정의 동적 범위입니다.