Dans les systèmes où les signaux à haute vitesse, les câbles à haute densité et les environnements électromagnétiques complexes coexistent, la structure de blindage des câbles détermine souvent directement l'intégrité des signaux et la performance EMC de l'ensemble du système. Pour les ensembles coaxiaux multicôres composés de câbles micro coaxiaux, lorsque la vitesse de transmission augmente ou que les interférences environnantes s'intensifient, un blindage simple ne suffit plus à répondre aux exigences EMI/EMC, et une structure de blindage en plusieurs couches devient une méthode clé pour garantir la fiabilité.
Cet article présente une explication systématique de l'occasion d'utilisation des multiples écrans de protection sous trois aspects : nécessité, scénarios d'application typiques et points de conception clés, afin d'aider les ingénieurs à juger quand "on peut utiliser" et quand "on doit utiliser".
Pourquoi est-ce nécessaire de mettre en place des multiples blindages ?
L'apparition des multiples blindages n'est pas destinée à empiler des matériaux, mais à résoudre les problèmes électroniques intrinsèques des ensembles coaxiaux multicônes dans des environnements à haute densité.
La capacité de shielding d'un seul axe coaxial n'est pas suffisante pour couvrir tout le câble.
Malgré le fait que le micro coax soit lui-même équipé d'une couche tressée ou d'une couche d'aluminium pour le blindage, lorsque des dizaines à centaines de coaxiaux sont empilés côte à côte pour former un câble en tresse, la interférence, la couplage et les fuites d'EMI augmentent considérablement, au-delà de la portée de suppression efficace du blindage unique.
2. Intersousion interne et interférences externes coexistent
Les espaces entre les signaux à haute vitesse sont limités, ce qui facilite la formation de Crosstalk ; en même temps, le bruit électromagnétique des moteurs, des sources radiofréquences, des composants de puissance, etc. peut pénétrer dans les câbles et détruire la stabilité des signaux.
3. Multiples couches de blindage offrent une protection hiérarchisée
● Écran interne : utilisé pour supprimer les interférences de base de chaque câble coaxial
● Masquage intermédiaire : amélioration de l'isolement entre les câbles à l'intérieur du câble, réduction du bruit de croisement
● Écran extérieur : efficace pour résister aux radiations et interférences de l'environnement environnant
Grâce à une structure de blindage à multiples niveaux et à large bande, la performance de résistance aux interférences du câble peut être améliorée plusieurs fois, ce qui est un moyen technique extrêmement important pour les câbles de connexion à haut débit et à haute vitesse.
Quelles applications doivent utiliser plusieurs couches de filtrage ?
Bien que plusieurs couches de protection entraînent des coûts et une complexité technique, les scénarios suivants sont généralement des besoins obligatoires :
Liaison de signaux à haute vitesse ou à haute fréquence
Typique comme caméras à haute vitesse, radars, systèmes de vision numérique, liaisons radiofréquences 5G, imagerie ultrasonore, les signaux à haute vitesse sont extrêmement sensibles aux interférences, et un blindage multicouche peut efficacement maintenir les indicateurs de l'œil et de la détection d'erreurs.
Collecte de signaux faibles et équipements médicaux de haute précision
Des appareils comme les têtes d'ultrasons médicaux, les dispositifs de test précis et les systèmes de collecte de faibles charges. Ces signaux ont une amplitude très basse, et une petite quantité de bruit peut entraîner une déformation de la mesure, donc généralement, il est nécessaire d'utiliser un blindage double ou triple.
3. Scénarios de forte interférence dans l'industrie, les véhicules et autres
Le bruit environnemental électromagnétique autour des variateurs de fréquence, des bras robotiques, des robots, des radars et des caméras de véhicules est fort. Pour répondre aux normes EMC, le blindage en plusieurs couches est souvent une exigence standard.
Systèmes à câblage dense ou de longues longueurs de câbles
La transmission à longues distances peut entraîner une accumulation de interférences, le câblage dense peut détériorer les paramètres de distribution des signaux, et le blindage en plusieurs couches peut réduire efficacement la couplage du bruit.
Produits nécessitant une certification EMC/EMI stricte
L'aviation, l'automobile et les domaines médicaux sont extrêmement stricts en matière de tolérance aux interférences ; l'utilisation de multiples écrans est généralement une assurance importante pour obtenir l'homologation.
Comment concevoir pour véritablement utiliser l'effet de protection multiple ?
Pour que le brouillage multipique fonctionne réellement, les points clés suivants ne doivent pas être négligés :
1. Élimination des combinaisons de matériaux
Combinations courantes : couche de feuille métallique + couche tissée :
● L'épaisseur du film est mieux capable de bloquer le EMI à haute fréquence
● Les couches de tressage sont plus adaptées aux interférences à basses fréquences et améliorent la flexibilité structurelle
Les deux peuvent fonctionner ensemble pour réaliser un effet de brouillage de large bande.
Le mode de mise à la terre doit être raisonnable.
Mauvaise mise à la terre peut produire des boucles de terre, ce qui au contraire introduit du bruit.
● L'extérieur de l'écran est généralement mis à la terre à chaque extrémité, améliorant ainsi l'efficacité de l'écran de blindage.
● Le blindage interne peut choisir une stratégie de mise à la terre unipolaire ou bipolaire en fonction de la nature du signal
3. Considérer la souplesse et la durée de vie mécanique
Les multiples blindages augmentent la rigidité globale du câble, en particulier dans les scénarios dynamiques tels que les mouvements de caméra, les bras robotiques, etc., il est nécessaire de s'assurer que le revêtement dispose d'une durée de vie de flexion suffisante.
4. Suivre la technique de fabrication et les coûts
La structure de blindage en plusieurs couches est complexe, elle doit être vérifiée en phase de prototypes pour l'excès de performance EMI, la fabricabilité et la fiabilité, afin d'éviter le gaspillage des coûts causé par une performance excessive ou insuffisante.
La protection multiple n'est pas nécessaire pour tous les projets de câblage, mais dans les systèmes à haute vitesse, faibles signaux, fortes interférences ou complexes en termes de câblage, elle détermine souvent la limite supérieure de la chaîne de signaux. De la intégrité du signal à la certification EMC, de la stabilité anti-interférence à la fiabilité en production en série, la protection multiple est une investissement clé pour que les ingénieurs assurent le fonctionnement stable du système. En choisissant des matériaux raisonnables, en mettant en œuvre des stratégies de mise à la terre et en concevant des structures, il est possible de renforcer considérablement la capacité anti-interférence du câblage, fournissant ainsi une sécurité plus ample aux produits.
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