Мифы об экранированных кабельных системах. Миф №3. Антенный эффект
Мы продолжаем серию публикаций о распространенных заблуждениях, касающихся экранированных кабельных систем и практики их инсталляций. Распространенным заблуждением является так называемый антенный эффект. Принято считать, что при «неправильном» заземлении экранированной системы токи будут протекать по экрану, наводя электромагнитное поле в окружающем пространстве. Ошибочно предполагается, что в этом случае экран становится вторичным источником излучения — своеобразной антенной. Вследствие чего, не только сам кабельный экран становится неэффективным, но и значительно увеличивается электромагнитное влияние кабеля на другие, проложенные рядом, кабели и различные электронные устройства, находящиеся в том же помещении.
На самом деле, в антенну превращается любая кабельная линия, длина которой сопоставима с длиной волны передаваемого сигнала. В витопарных кабелях излучение удается снизить за счет скрутки проводников, однако этот способ эффективен только на низких частотах (до 100 МГц), при соблюдении симметричности пар. Нарушение геометрии витых пар в кабеле приводит к разбалансированию симметричной линии и, как следствие, к появлению антенного эффекта, то есть кабель излучает электромагнитные помехи вовне и на него наводится ЭДС от внешних источников электромагнитных помех. Совершенствование конструкции неэкранированных кабелей (минимальный шаг скрутки, постоянный по всей длине кабеля, стабильность диаметра проводника и толщины изоляции и т.д.) снижает излучение неэкранированной линии и ее восприимчивость к внешним электромагнитным полям. Однако, с увеличением частоты передаваемого сигнала (свыше 100 МГц) кабельная линия излучает более эффективно, поэтому наиболее часто антенный эффект проявляется в высокочастотных кабельных линиях, где скрутка проводников уже не в состоянии эффективно компенсировать электромагнитное излучение.
В случае применения экранированных кабельных систем, кабельный экран гораздо в меньшей степени является излучающей антенной, чем неэкранированный кабель, по которому передаётся сигнал. Для того чтобы излучать электромагнитные волны, случайные токи должны распространяться по проводящей структуре. Кабельный экран подключается к системе заземления TN-S со стороны телекоммуникационного шкафа, заземленного в этажном распределительном узле. Потенциал шкафа не изменяется, следовательно, никакие токи на кабельный экран не попадают, так как волновое сопротивление по длине экрана намного выше, чем сопротивление элементов телекоммуникационного шкафа.
Независимая испытательная лаборатория GHMT AG (Германия) в рамках сравнительного исследования ЭМС неэкранированных и экранированных кабельных систем Категории 6А для 10 Гбит/с произвела оценку уровня электромагнитного излучения экранированной и неэкранированной проводок (Рис.1,2).
Рис.1 Электромагнитное излучение кабельных линий
Рис.2 Сравнительная оценка уровня излучения кабельных систем
Результаты проведенных испытаний показали низкий уровень излучения экранированных систем, что практически полностью исключает появление антенного эффекта. Между тем, неэкранированные системы создают наибольшее излучение. Воздействия межкабельных наводок (ANEXT), возникающих в результате высокого уровня излучения, существенно снижают помехозащищенность неэкранированных кабельных систем и могут стать решающим фактором при передаче приложений 10 Gigabit Ethernet по таким кабельным линиям. В отличие от перекрестных наводок между соседними парами в кабеле (описываемые параметрами NEXT и FEXT), межпарные наводки между витыми парами соседних кабелей (ANEXT, AFEXT) не могут компенсироваться цифровым сигнальным процессором трансивера. Кроме того, при правильной организации и монтаже кабельной инфраструктуры, объединение кабелей в пучки повышает вероятность возникновения межкабельных наводок в неэкранированных кабельных линиях.
Подробнее об исследованиях лаборатории GHMT AG можно узнать по ссылке:
Сообщения, вопросы и ответы
Вы можете задать вопрос, написать комментарий, обсудить данную новость или статью.
Oleg 27.03.2011 в 10:04
(подписан на сообщения)Насколько я помню оригинальный текст на сайте Tyco (ныне TE) — там испытывалась модель _правильно_ собранной СКС. То есть с заземлением и прочими нужностями. Это первое, и второе: я по образованию «немного радиоинженер», и диапазон частот «до гигагерца и около того» — как раз «мой». Так что я могу со всей ответственностью заявить, что при отсутствии правильного заземления экрана (например — при неконтакте корпуса патч-панели со стойкой) возможны любые непредсказуемые последствия, в диапазоне от «нормально работает» до «бьёт током от коннектора».
Игорь Липенко 28.03.2011 в 16:44
(подписан на сообщения)Спасибо за отзыв! Мы публикуем эту серию заметок как раз для того, чтобы развеять заблуждения о «непредсказуемых последствиях» в инсталляциях экранированных СКС.
Согласно требованиям стандартов, заземление телекоммуникационных шкафов и стоек с оборудованием обязательно для обеспечения электрической безопасности в помещении и электромагнитной совместимости оборудования, оно не зависит от типа информационной кабельной системы (экранированная или неэкранированная). Более подробно об этом рассказывается в предыдущей статье ockc.ru/?p=8264.
Незаземленные кабельные лотки, монтажные шкафы и другие токопроводящие конструкции создают угрозу для электронного ИТ-оборудования и обслуживающего персонала в первую очередь. Именно поэтому, например, в комплекте настенной кроссовой башни на 300 или 900 пар, предназначенной для оконцевания UTP-кабелей, обязательно имеется медный проводник для заземления металлического основания кросса на шину заземления в телеком. помещении. Таким образом, вопросы заземления приходится решать и для экранированных, и для неэкранированных кабельных систем.
Oleg 31.03.2011 в 12:40
(подписан на сообщения)«Согласно требованиям стандартов, заземление телекоммуникационных шкафов и стоек с оборудованием обязательно для обеспечения электрической безопасности в помещении и электромагнитной совместимости оборудования, оно не зависит от типа информационной кабельной системы (экранированная или неэкранированная).»
Совершенно верно! Но в реальной жизни заземление на объекте вполне может представлять из себя что-нибудь непотребное, например — кусок провода, присоединённый к стойке и заброшенный куда-то под плинтус (без физического соединения с ГЗШ!), или подключенный к «грязной» земле. И если неэкранированная система в таких условиях более-менее работоспособна, но экранированноая вможет вести себя совершенно непредсказуемо.
Светлана 28.03.2011 в 18:04
Есть много моментов и вопросов, которые надо обсуждать в рамках данной статьи.
Заземление с одной стороны для частоты свыше 100 Мгц не эффективно, так как увеличивается площадь в контуре, ток возвращается по длинному пути.
Заземление с одной стороны эффективно только для низкочастотныхп помех.
Но, они, как показывает практике не оказывают влияние, на высокоскоротную передачу.
Поэтому и идет рекомендается для высокочастотных сигналов заземлять с дух сторон, чтобы уменьшить площадь контура, так как ток навысоких частотатах будет возращаться по экрану. На высокой частоте будет играть рль волновое сопротивление.
Так, что рекомендация землить с одной стороны и исследования немецкой фирмы на низких частотатах можно было и не проводить — это известно из теории.
Вообщем, все не такоднозначно и просто.
Николай 03.04.2011 в 00:31
(подписан на сообщения)Вообще то не заземленный экран становится приемником, и принимает э/м волны. Т.е. экран становится приемной антенной, которая переизлучает э/м волны, и находясь в непосредсенной близости от информационных проводников, наводит в них паразитный ЭДС.
Игорь Липенко 21.04.2011 в 10:35
(подписан на сообщения)Коллеги, мы рады, что наша заметка стала поводом для дискуссии. По существу вопроса:
1. «Переизлучение» от наводок на незаземленный экран намного меньше, чем от самого совершенного UTP-кабеля.
2. Наведенная на экран ЭДС не воздействует на проводники кабеля, т.к. благодаря «поверхностному эффекту» (скин-эффект), ВЧ электромагнитное поле не проникает внутрь кабеля.
Подробнее см. статью уважаемых авторов, опубликованную в журнале «Сети и системы связи» 12 лет назад:
(c тех пор законы физики не изменились