Apakah mungkin untuk menolak kebisingan yang bepergian di luar saluran transmisi koaksial?

Katakanlah saya memiliki beberapa bujukan biasa antara penerima dan antena. Membujuk itu akan memiliki tiga arus di dalamnya:

1. sinyal yang diinginkan
2. persis sama dengan arus berlawanan di bagian dalam perisai (sungguh, juga sinyal yang diinginkan)
3. kebisingan di luar perisai

Sekarang jika ini adalah saluran transmisi seimbang (bukan coax), saya akan menghubungkan sepasang konduktor ke penguat diferensial, yang akan menolak tegangan mode-umum. Saya akan yakin impedansi masing-masing pihak sama, sehingga arus mode-umum hanya membuat tegangan mode-normal, sehingga penguat diferensial mode-menolak tegangan-mode saya secara efektif juga menolak arus mode-umum.

Tapi ini hanya bujukan biasa, dengan hanya satu konduktor pusat. Impedansi pelindung dan konduktor tengah tidak sama. Meskipun sinyal terperangkap di dalam coax oleh perisai, dapatkah saya mempertahankan pemisahan arus ini ketika coax memasuki sirkuit penerima saya? Dengan kata lain, bagaimana saya memberikan referensi untuk sirkuit penerima saya yang tidak terpengaruh oleh arus derau (3)? Atau, apakah itu tidak mungkin?

Perhatikan bahwa saya tidak bertanya tentang alternatif untuk membujuk, atau jenis lain dari membujuk dengan banyak perisai, dll. Saya juga tidak terlalu peduli tentang suara tidak ideal yang dimasukkan ke dalam membujuk oleh perisai yang tidak sempurna, dll. Contoh praktis dari situasi yang memprihatinkan adalah bahwa saya memiliki antena yang terhubung ke penerima oleh beberapa coax, dan saya ingin menerima sinyal dari antena, tetapi bukan sinyal dari coax shield (yang juga dapat membuat antena monopole yang cukup bagus).

^{mensimulasikan rangkaian ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab}

Dalam beberapa aplikasi di mana kemurnian sinyal sangat penting digunakan double shielded coax (atau bahkan triple). Pelindung bagian dalam membawa sinyal yang sama dengan konduktor tengah. Ini membuat kapasitansi secara dramatis lebih sedikit dan perisai luar dibumikan. Pada dasarnya ini memberikan sinyal diferensial ke ujung tunggal pada penerima dengan penolakan noise mode umum yang tinggi. Perisai tambahan juga membantu mengurangi kebisingan yang terpancar secara dramatis.

Dalam sistem pelindung tunggal, kebisingan pada pelindung ditekan oleh filter EMI. Kadang-kadang ini hanya ferit manik-manik secara seri dengan alasan atau tersedak mode umum. Itu tergantung pada frekuensi bunga dan jenis kebisingan apa solusi terbaik. Ingat Anda hanya perlu menghabiskan uang dan waktu untuk mengkhawatirkan penyaringan frekuensi yang dapat merusak sistem Anda.

Berikut beberapa ilustrasi bagus dari murata . Dan diskusi dari stormcable tentang sumber / tipe noise coax terlindung serta berbagai solusi coax shielding.

EDIT: Saya punya waktu untuk mengklarifikasi bagaimana sistem coax multi-terlindung bekerja. Pertama-tama saya harus menekankan bahwa Anda perlu memahami EMI Anda dan bagaimana desain Anda sensitif terhadapnya. Seringkali ini hanya dapat dilakukan dengan menguji desain nyata karena jalur kopling dan kinerja komponen tidak dapat dimodelkan sepenuhnya. Jadi, dalam proses menemukan solusi, saya memberi Anda jawaban luas untuk pertanyaan luas.

Sinyal tengah mendapat manfaat dari beberapa pemfilteran mode biasa dan non-umum karena beberapa pelindung luar. Siapa pun yang pernah bekerja dengan coax tahu mereka bukan perisai sempurna dan selalu bocor. Solusi multi-perisai menawarkan keseimbangan yang baik antara penolakan EMI mode-umum dan non-mode-umum (asalkan diakhiri dengan benar untuk aplikasi). Menambahkan penerimaan diferensial menyediakan pemfilteran mode lebih umum dengan hilangnya sedikit penolakan mode tidak umum yang ditanyakan Andy Aka.

Jadi, bagaimana menggabungkan sinyal yang lebih berisik dengan versi yang lebih bersih membantu? Ini akan menjadi kasus noise mode yang tidak umum. Dalam sistem multi-terlindung, noise mode tidak umum jauh lebih sedikit karena perisai tambahan. Jadi kegaduhan yang Andy ingin tahu tentang kurang dari masalah. Namun jika sistem Anda hiper sensitif terhadap interferer mode tidak umum ini, maka menggunakan sinyal diferensial akan memperburuk keadaan. Akan lebih baik dalam hal ini untuk menggunakan sinyal non-diferensial yang direferensikan ke versi yang disaring dari sinyal ground luar, dan hanya menempatkan sinyal terlindung dalam ke beban yang diakhiri yang sangat cocok dengan beban impedansi konduktor pusat. Ini dengan asumsi desain Anda tidak akan mendapat manfaat lebih dari penolakan noise umum-mode tambahan.

Pengurangan noise yang ditambahkan dengan menggunakan sinyal diferensial yang saya maksudkan di komentar adalah penolakan noise mode umum. Konduktor tengah dan pelindung bagian dalam dapat bertindak sebagai garis yang seimbang. Garis memiliki impedansi yang sama dengan ground (idealnya mereka akan sama tetapi itu sulit dilakukan dalam sistem coax), sehingga medan atau arus yang mengganggu menginduksi tegangan yang sama di kedua kabel. Karena penerima hanya menanggapi perbedaan antara kabel, itu tidak dipengaruhi oleh tegangan suara yang diinduksi.

EMI adalah subjek yang kompleks dan internet memiliki banyak pendapat yang berisik. Untuk perincian lebih lanjut tentang kebisingan dan efeknya serta memfilternya, kedua tautan yang saya berikan adalah sumber yang bagus berdasarkan pemotretan masalah EMI yang sebenarnya.

EDIT # 2 (Berikut ini adalah jawaban yang lebih spesifik setelah diskusi obrolan dengan Phil): Dalam aplikasi analog daya rendah ini Phil menunjukkan ia memiliki 50Mhz ADC sampling 7 MHz hingga 30 MHz dengan rentang dinamis -55dBm hingga -110dBm dengan spesifikasi yang tidak ditentukan. filter low pass sebelumnya. Ketika dia menjalankan FFT, dia melihat sumber suara datang dari arah yang ada di titik nol antena. Asumsinya adalah ini harus diambil dari coax, tetapi mereka juga bisa dari sumber lain internal ke desain atau eksternal termasuk antena itu sendiri karena mereka akan menerima sinyal bahkan di titik nol. Jadi pada titik ini perhatiannya adalah sumber-sumber kebisingan in-band. Dia perlu menemukan sumber ini secara metodis:

1. Ganti antena dengan beban 50 ohm berpelindung. Perhatikan tingkat palsu.
2. Cabut kabel put memuatkan terlindung 50 ohm pada ADC. Perhatikan tingkat palsu.
3. Pasang kembali kabel dengan beban 50 ohm di lokasi antena. Tambahkan ferit di ujung RX yang memiliki karakteristik Material 31 untuk pita frekuensi ini. Terus tambahkan (kadang-kadang dibutuhkan 5 atau 6) hingga Anda melihat level mendekati apa yang Anda ukur di # 2.
4. Hubungkan antena. Perhatikan kenaikan level, inilah yang harus ditolak oleh penerima Anda (digital dalam hal ini).

Hati-hati dengan rentang dinamis Anda. Jika satu sinyal lebih tinggi dari -55dBm dapat menghasilkan apa yang tampak seperti noise palsu pada frekuensi lain yang dicampur oleh amplifier AGC ketika Anda mencoba untuk memperkuat sinyal yang lebih kecil.

Jika # 2 mengungkapkan kebisingan tinggi yang tidak dapat diterima maka sumber kebisingan ini perlu diisolasi. Bisa jadi catu daya, sumber kebisingan internal ke PCB, atau diambil di dalam ruangan. Pelindung, lembaran ferit lunak dan manik-manik ferit mungkin menjadi solusi di sini tergantung pada sumbernya.

Jika # 3 tidak menunjukkan peningkatan, coba ubah posisi ferrites di sepanjang kabel.

Manik-manik ferit juga dapat dirancang ke dalam PCB untuk memisahkan dasar pada coax dan PCB pada frekuensi yang diinginkan. Ini akan menyebabkan sedikit kehilangan daya karena pantulan pada pita lulus, namun pengurangan kebisingan akan lebih dari mengimbangi hilangnya daya. Tautan muratta yang disediakan di atas memiliki banyak diskusi tentang penggunaan ferrite PCB untuk menekan kebisingan.

Kadang-kadang sebagai percobaan cepat saya memasukkan barel coax yang dibuat khusus yang merusak koneksi ground di perisai. Ini hanya 2 konektor coax wanita dengan pin tengah yang disolder bersama. Anda akan mengalami kehilangan daya dan kebocoran, tetapi harus dengan cepat memberi tahu Anda apakah jalur pelindung itu bermasalah atau tidak.

Catatan tentang pengukuran dalam band ini. Ada banyak sumber kebisingan sementara yang datang dan pergi. Agar rambut Anda tidak dicabut saat pengujian, gunakan fungsi MAX HOLD untuk FFT Anda. Jalankan penahanan maksimum FFT ini selama 20-30 detik, perhatikan di mana transien terjadi dan berapa lama Anda perlu menjalankan penahanan maks untuk memastikan Anda melihat semuanya. Cobalah untuk menjalankan tes secepat Anda dapat kembali ke belakang sehingga sumber kebisingan tidak punya waktu untuk dimatikan dan membingungkan hasil Anda. Ingat transien ini akan berubah dalam waktu, frekuensi, kekuatan, jadi pantau mereka dengan cermat untuk memahami sumbernya.

FFTS terbatas dalam resolusi berdasarkan bandwidth input dan laju sampel. Dua taji berbeda yang berdekatan dan dari sumber yang berbeda dapat terlihat seperti satu sinyal. Kadang-kadang beberapa transien pada frekuensi yang sama bisa sulit untuk diisolasi - Anda mungkin memiliki kebisingan internal pada 8Mhz pada -55dBm dan penyebaran transien terpancar di atas pada -60dBm. Anda mungkin menghilangkan sumber terpancar dengan ferit dan bertanya-tanya mengapa masih ada suara 8Mhz di sana dan berpikir ferit tidak bekerja. Ini bisnis yang sulit memakan waktu.

Satu catatan lebih lanjut tentang pengaturan ini menggunakan FFT. Karena hanya ada satu filter low pass fisik di tempat Anda tidak dapat menggunakan FFT untuk memperbesar pada 10Mhz memacu pada -90dBm sementara Anda memiliki taji / sinyal kuat lainnya di katakan pada 23Mhz. Anda mungkin akan melanggar rentang dinamis ADC dan menghasilkan suara palsu palsu. Penganalisis spektrum memiliki berbagai filter yang diaktifkan untuk mencegah hal ini terjadi sehingga apa yang Anda lihat di layar adalah rentang pengukuran dinamis.