EMV-Schutz Kabelgespinste

Sämtliche Register zieht Spezialkabelhersteller Ernst & Engbring, um Daten- und Hybridleitungen sicher vor unerwünschten EMV-Einflüssen zu schützen. Zahlreiche Werkstoffe und...

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Ernst & Engbring GmbH

Sämtliche Register zieht Spezialkabelhersteller Ernst & Engbring, um Daten- und Hybridleitungen sicher vor unerwünschten EMV-Einflüssen zu schützen. Zahlreiche Werkstoffe und Schirmtechniken werden in EMV-Tests auf ihre Funktionsfähigkeit geprüft. Vermeiden lassen sich damit eine Reihe von elektromagnetischen Störungen, denen Kabel in unterschiedlichen Anwendungen ausgesetzt sind.

Das Einsatzspektrum der von Ernst & Engbring (E&E) entwickelten maßgeschneiderte Kabellösungen ist groß: Es reicht von hochsensibler Messtechnik und Datenkommunikation in Automatisierung, Fahrzeug- oder Maschinenbau bis zum Übertragen lebenswichtiger Signale im Medizinbereich. Um die optimale Kabelschirmung zu gewährleisten, beginnt das Unternehmen die Entwicklung mit einer EMV-Analyse. Detailliert überprüft man, welche Signale genau - und unter welchen Umständen - übertragen werden: Symmetrisch oder unsymmetrisch, hoher oder niedriger Pegel, analog oder digital. Frequenzspektrum und Datenrate sowie gegebenenfalls zulässige Bitfehlerraten werden für alle Elemente eines Kabels ermittelt, Übersprecheffekte abgeschätzt. Ermittelt wird, ob das Leitersystem selbst störend wirkt. Dies ist der Fall beim direkten Nebeneinander von Daten- und Versorgungsadern in kompakten Hybridleitungen, die in engen Maschinengehäusen zum Einsatz kommen. Wichtig ist auch die Kenntnis der tatsächlichen Einsatzlänge, da in langen Kabeln - wie bei einer Antenne - eine Verkopplung mit magnetischen und elektrischen Feldern möglich ist. Durch den so genannten Antenneneffekt können unerwünschte Signale induziert werden. Kabelschirmtechnik mit zahlreichen VariantenNach der EMV-gerechten Festlegung des Verseilaufbaus eines Kabels beginnt die Konzeption der eigentlichen Abschirmungen. Die Basis der Kabelschirmtechnik ist auch heute noch die geflochtene Abschirmung aus dünnen Metalldrähten. Sowohl auf der Werkstoffseite wie bei den Drahtabmessungen und in der Fertigungstechnik kann E&E mit zahlreichen Varianten aufwarten: Hochleitfähige oder magnetisch leitende Werkstoffe bieten für unterschiedliche Frequenzspektren optimierte Schirmeigenschaften. Dünne Folien, halbleitende Folien oder leitfähige Compounds ergänzen die Palette der Runddrähte. Zum Lösen besonders schwieriger EMV-Probleme werden Mehrfachschirme eingesetzt. Dabei können sowohl gleiche als auch unterschiedliche Schirmarten kombiniert werden. Bei Hybridkabeln ist es üblich, dass viele der integrierten Leiter untereinander abgeschirmt sind, während das Gesamtkabel noch einmal über einen Außenschirm komplett abgesichert ist. Besonderes Know-how erfordert das Verarbeiten sehr dünner Drähte für Subminiaturkabel. Mit feinsten Geflechten und Gespinsten lassen sich sehr kleine koaxiale oder symmetrische Leitungskomponenten definiert umschließen. Mit Hightech-Flechtern lässt sich der Flechtwinkel stufenlos einstellen und die optimale Bedeckung mit Flechtdrähten pro Adertyp realisieren. Display-Kabel für Automobil-InformationssystemeEin Anwendungsbeispiel ist Entwicklung eines Display-Kabels für Automobil-Informationssysteme, die den Video-Übertragungsstandard LVDS nutzen. LVDS steht für hohe Datenraten und minimalen Energieverbrauch. Da die extrem empfindlichen LVDS-Empfängerbausteine auf geringste Signale reagieren, müssen die Signale besonders „sauber“ gehalten werden. Der Low-Voltage-Ansatz erforderte eine Displayleitung mit höchster Schirmdämpfung für eine geringe Bitfehlerrate. Durch den niedrigen Signalpegel auf den LVDS-Leitungen ist eine hohe Symmetrie der Datenpaare sowie eine wirksame zusätzliche Schirmung unumgänglich. Gefordert waren vom Kabel mindestens 100 dB Schirmdämpfung bei 100 MHz.Gelöst wurde diese Aufgabe mit einem LVDS-Display-Kabel, das als Kernelement eine Gruppe von fünf Aderpaaren mit hoher Symmetrie enthält. Diese Signaladergruppe wurde mit den übrigen Adern zu einem Gesamtkabel verseilt. Schon aus dieser Anordnung resultierte eine hohe Störunterdrückung. Ein zweischichtiger Gesamtschirm brachte dem Kabelverbund bis zu 100 dB zusätzlichen Störabstand. Die innere Abschirmung aus aluminisierter Kunststofffolie sorgt für eine Grund-Schirmdämpfung mit sehr großer Bandbreite. Die hohen Werte für die Frequenzen bei einigen 100 MHz werden durch einen zusätzlichen, optimierten Geflechtschirm gewährleistet. Durch die größere Masse bietet der Geflechtschirm für diesen Frequenzbereich einen guten EMV-Schutz - ausreichend auch für hohe Kabellängen. Der Nachweis der extrem hohen Schirmdämpfung der LVDS-Leitung erfolgte im EMV-Labor. Standardisierte Prüfverfahren wie z.B. das aktuelle IEC 60096-1 Wire-Injection-Verfahren, mit denen die Schirmdämpfung bis in den Mikrowellenbereich verifiziert wird, erlauben ein übergreifendes Benchmarking. Über die Messdaten ist man in der Lage, die Systemreserven selbst im Worst-Case abzuschätzen. Im Fall des Display-Kabels stand nach dem ausführlichen EMV-Test vor der Auslieferung fest, dass es störungsfrei ist.

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