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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Funktionsweise Abschirmung


Autor: Erik (Gast)
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Hallo,

ich frage mich wie eine Abschirmung bei z.B. geschirmten Kabel (CAT) 
funktioniert.
Werden magnetische Impulse kommend vom z.B. inneren des Kabels 
"reflektiert" oder "absobiert". Können die eigentlich absorbiert werden 
ohne dass die Abschirmung an z.B. Masse gelegt ist (ist das bei 
CAT-Kabel der Fall) ? Wo würde dann die "Energie" hingehen ?

Bei einer SAT-Schüssel werden magnetische Wellen reflektiert, nur ist 
diese aus ferritischen Materalien und nicht aus ALU. Reflektiert ALU 
magnetische Felder eigentlich überhaupt nicht oder nur weniger ? Die 
Permeabilität von ALU ist schließlich >1 ?!?

Bin "etwas" verwirrt.

Danke im Voraus !

Autor: Rumpelstilzchen Rumpel (rumpelstilz)
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Erik schrieb:
> [...]
> Bei einer SAT-Schüssel werden magnetische Wellen reflektiert, nur ist
> diese aus ferritischen Materalien und nicht aus ALU. Reflektiert ALU
> magnetische Felder eigentlich überhaupt nicht oder nur weniger ? Die
> Permeabilität von ALU ist schließlich >1 ?!?
> [...]

Nach deiner Theorie dürften Kunstoffparabolantennen dann garnicht 
funktionieren.

Ach ja: http://tinyurl.com/alu-SATANtenne
Schau dir den ersten Treffer an!

Autor: Rlyeh_Drifter (Gast)
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du musst unterscheiden zwischen magnetischer und elektrischer 
Wechselwirkung (Störung)

die magnetische ist wenn ein Kabel nebenan einen (großen) Strom führt 
und dann in deine Leitungen was induziert das deine (kleinen) Signale 
stört. Das kriegst beim CAT5 z.B. geregelt indem die Paare veredrillt 
sind und darauf differentielle Signale rennen. Die Störung wirkt auf 
beide, addiert bei beiden eine Spannung, die Differenz ist aber 
unberührt (wenn CMRR gut)

die elektrische ist die Einkopplung von Störströmen über einen 
Kondensator. Wennst also zwei Kabel nebeneinander hast und die dann 
gemeinsam einen (nicht plattenförmigen aber doch) Kondensator bilden 
über den dann HF-Signale drüberkommen (ist ja für HF ein Kurzschluss). 
Das kann man gut mit (auf Erde oder Masse aufgelegter) Schirmung 
bekämpfen weil die Störung bis zu deiner Leitung ja insgesamt zwei 
Kapazitäten schaffen muss, erst die zur Schirmung, dann die zu den 
Signalen. Ist der Schirm jedoch korrekt angeschlossen wird die Störung 
in Richtung Erde (was dir nicht schadet) "absaugt" und was übrig bleibt 
ist eine Kapazität deiner Leitungen hin zu einem "konstanten" 
Erdpotential, was nix tut weil I = C* dU/dt mit dU=0 -> I = 0

Autor: Timmo H. (masterfx)
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>Bei einer SAT-Schüssel werden magnetische Wellen reflektiert, nur ist
>diese aus ferritischen Materalien und nicht aus ALU. Reflektiert ALU
>magnetische Felder eigentlich überhaupt nicht oder nur weniger ? Die
>Permeabilität von ALU ist schließlich >1 ?!?

Elektromagnetische Wellen mit hohen Frequenzen verhalten sich mehr und 
mehr wie Licht, je höher deren Frequenz ist. Astra hat so um die 12 GHz, 
darum wirds gut reflektiert. Ich denke die Fertigung aus Metall hängt 
vorwiegend mit dem Verhalten bei Wärme und Kälte zusammen.

Autor: Erik (Gast)
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@Rumpel:
Meine elektrotechnischen Kenntnisse beschränken sich auf 
Maschinenbau-Schulwissen. Da helfen mir hochtrabende links zu diversen 
Schulungen nur wenig weiter. Aber trotzdem Danke, ein link davon zeigt 
zumindest einen Überblick.
Was ich suche ist eher eine Erklärung für dummies.

Ein Forum lebt nicht davon, dass man die Antworten außerhalb des Forums 
sucht ! Wozu denn dann noch ein Forum oder gar Schulen, Unis usw. ? Kann 
man ja eh alles googeln.....
Ich denke meine Frage ist nicht so simpel wie "wieviel ist 3*3..."
Aber ich will hier keine Grundsatzdiskussion vom Zaun brechen.

Entsprechend meiner (mangelhaften) elektrotechnischen Kenntnissen kann 
eine Parabolantenne aus reinem Kunststoff in der Tat nicht 
funktionieren. Unter der Annahme, dass Kunsstoffe die Wellen nicht 
reflektieren (bzw. beeinflussen kann), kann so eine Schüssel die Wellen 
auch nicht bündeln. Also ist entweder die Annahme falsch oder es geht 
nicht bzw. müsste die Schüssel schon sehr groß sein. Darum auch die 
Frage ob ALU solche Wellen reflektieren kann - anscheinend wenig aber 
doch.

@Rlyeh_Drifter:
D.h. wenn Die Abschirmung NICHT angeschlossen wird, bringt sie nicht 
viel für kapazitive Störungen.

Wenn die Abschirmung NICHT angeschlossen wird, sollte sie aber dennoch 
magnetische Störungen bekämpfen - oder ? Oder ist ALU als magnetischer 
Widerstand so schwach, dass nichts reflektiert wird ? Was wiederum im 
Widerspruch zu ALU-Sat-Antennen steht ?!?

Irgendwie kapiere ich die Wechselwirkung zu magnetischen Feldern nicht. 
Wenn die Permeabilität ähnlich wie im Vakuum ist (1) dann müsste es doch 
wurst sein ob da Alu ist oder nicht - wie funktioniert dann eine 
ALU-Schüssel ?!?

DANKE für die kurze und verständliche Erklärung.

Autor: Erik (Gast)
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@Timmo: Habe Deinen Beitrag erst nach dem Absenden meines Beitrages 
gesehen. Aha, d.h. bei hohen Frequenzen ist die Permeabilität so gut wie 
völlig egal ? Bzw. eine Permebilität auch nur geringfügig > 1 genügt 
bereits um zu reflektieren ?

Autor: Mitlesender (Gast)
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Alu: elektrische Felder werden abgeschirmt, magnetische Felder nicht. 
Deshalb funktioniert das mit der Sat Schüssel, weil die Funkwellen 
reflektiert werden. Die Plasteschüsseln haben meines Wissens eine dünne 
Beschichtung mit Irgendwas, um die SAT-Signale zu reflektieren (und 
wenns sogar in der Lakierung steckt).

Autor: Christian H. (netzwanze) Benutzerseite
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Mitlesender schrieb:
> Die Plasteschüsseln haben meines Wissens eine dünne
> Beschichtung mit Irgendwas, um die SAT-Signale zu reflektieren (und
> wenns sogar in der Lakierung steckt).
Ich kenne nur eingebettete Draht- oder Foliengitter.

Autor: Mitlesender (Gast)
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Wird wohl jeder Hersteller sein eigenes Süppchen kochen.

Autor: Erik (Gast)
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...dann war meine Vermutung ja doch nicht so falsch.

D.h. die ALU-Abschirmung reflektiert magnetische Felder auch wenn sie 
nicht auf Masse liegt. Das bedeutet dann aber auch, dass magnetische 
Felder die im Inneren generiert werden auch nicht aus dem Kabel können 
oder ? D.h. ein di/dt würde erst recht durch die Abschirmung auf den 
anderen Leitungen innnerhalb der Abschirmung eine Spannung induzieren. 
Wäre die Abschirmung nicht da, wäre diese von innnen generierte Störung 
geringer.

Ist das völliger humbug - oder nicht ?

Autor: Mitlesender (Gast)
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Auf magnetische Felder hat eine Alu-Abschirmung KEINEN Einfluß.

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Man sollte magnetische Felder bei tiefen und bei hohen Frequenzen 
unterscheiden. Alu kriegt Wirbelstroeme bei magnetischen Feldern, und 
die wirken dem Feld entgegen. Bei tiefen Frequenzen ist die 
Eindringtiefe sehr hoch, bei hohen Frequenzen kleiner. Es ist also 
zweimal die hohe Leitfaehigkeit, die die elektrischen und magnetischen 
RF Felder reflektiert.

@ Erik,
es braucht etwas mehr Zeit die Wechselwikung von Feldern mit Material zu 
verstehen. Allenfalls muss man auch ein paar Simulationen laufenlassen

Autor: Gast (Gast)
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Grob gesagt funktioniert die Wirkungsweise einer Abschirmung so, daß die 
Feldlinien des von außen einwirkenden elektrischen Störfeldes von der 
Abschirmung quasi um die abgeschirmten Leiter "herumgebogen" werden (das 
ist zugegebenermaßen stark vereinfacht ausgedrückt, aber hoffentlich 
anschaulich). Ein von außen einwirkendes magnetisches Wechselfeld 
induziert in der Abschirmung einen Strom, der selbst ein Gegenfeld 
produziert, so daß sich ein Gleichgewichtszustand einstellt. Bei idealer 
geometrischer Anordnung von Leitern und Abschirmung und idealer 
Leitfähigkeit des Materials würden sich innerhalb der Abschirmung 
Störfeld und Gegenfeld vollständig kompensieren; in der realen Welt sind 
diese Bedingungen nicht gegeben, und deeshalb bleibt die Schirmdämpfung 
auf einen endlichen Wert beschränkt.

Die Abschirmung statischer (und niederfrequenter) Magnetfelder ist etwas 
anderes: hier verwendet man hochpermeables Material, um die magnetischen 
Feldlinien um das abgeschirmte Objekt "herumzubiegen" (Stichwort 
"Mu-Metall" z.B. bei Abschirmhauben für Kathodenstrahlröhren in 
Oszilloskopen).

Autor: faustian (Gast)
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Licht geht ja auch nicht durch jegliche Dielektrika hindurch!

Autor: faustian (Gast)
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Soviel ich weiss (da kann ich falsch liegen!) funktioniert die 
elektrische Abschirmung von Kabeln bei HF auch nur deswegen gut weil 
sich die Schirmung durch den Skineffekt in mehrere "Schichten" teilt, 
von denen die aussenliegende ein DC-Potential bereitstellt - sonst 
waeren 100m Schirm wohl schon wegen der Eigeninduktivitaet ziemlich 
wirkungslos....

Autor: Erik (Gast)
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Aha, ich sehe schon, verstehen werde ich das so schnell nicht.

D.h. für mich als Laie werde ich eben hinnehmen, dass es einfach je nach 
Anwendungsfall irgendwie unterschiedlich funktioniert;)

Aber eine Frage habe ich noch:

Angenommen es gibt keine Störungen von außen, macht dann eine 
Abschirmung Sinn ? Oder macht sie eher Probleme (wegen "Reflektionen" 
der Störungen im Inneren) ?

Danke für die lehrreichen Beiträge !

Autor: oszi40 (Gast)
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Hallo Erik,
ohne praktische Versuche wird die Erkenntnis bei Dir nicht reifen.

1. Wickle einen Magneten in Alu-Folie und hebe Büroklammern auf
2. Wickle ein spielendes Taschenradio gründlich in Alu-Folie und lausche
Was stellst Du fest ?

3. Ob eine totale Abschirmung Sinn macht sieht Du bei 2.
Wie man sieht, kann eine Abschirmung nützlich sein oder auch nicht. Es 
kommt ganz auf den Zweck an. Reflektionen gibt es nicht nur durch 
Anschirmung.

Autor: Christian H. (netzwanze) Benutzerseite
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oszi40 schrieb:
> Reflektionen gibt es nicht nur durch Anschirmung.
Eine nicht funktionierende Abschirmung kann aber auch eine seht gute 
Antenne für Störungen sein. Stichwort abgeschirmte Leitungen in ein 
EMV-Labor führen.

Autor: Erik (Gast)
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@oszi40: 1,2 & 3 kann ich mir selber auch ohne Versuch beantworten.

Aber die Frage lautet:

Angenommen es gibt keine Störungen von außen, macht dann eine
Abschirmung Sinn ? Oder macht sie eher Probleme (wegen "Reflektionen"
der Störungen im Inneren) ?

D.h. angenommen man ist einem Raum in dem es keine nenneswerte Störungen 
von außen gibt, verschlimmert dann nicht eine Abschirmung z.B. das 
Übersprechen zwischenen den Leitungen weil eine Störung (di/dt) nicht 
wiederstandslos ins "Freie" kann wo sie niemand stört.....


oder man baut einen Raum der jemanden innen im Raum vor einer 
Schallbelastung von außen kommend schützen soll. Dann macht das nur Sinn 
wenn von außen mehr Schall reinkommt, als der Raum Schall der innen 
anfällt nicht ungehindert raus lässt und reflektiert......

Wie sieht das elektrotechnisch aus ? Ich würde erwarten, dass eine 
elektrotechnische Abschirmung ähnliche Probleme haben kann.

Autor: oszi40 (Gast)
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zu 3. Jede Abschirmung hat auch eine Kapazität zu den Leitungen.

Bei abgeschirmten Mikrofonkabel z.B. verschlechtert sich damit auch der 
Frequenzgang mit der Länge. Das heißt aber lange noch nicht, daß es 
sinnvoll wäre, die Abschirmung wegzulassen. Man weiß ja nicht wo das 
Mikro eingestzt wird. Im störarmen Wald für Vogelaufnahmen oder neben 
funkensprühenden Kollektormotoren ?

-Reflexionen gibt es auch ohne Schirm. Je nach Übertragungsrate stören 
sie saubere Signale oder auch nicht bei sehr langsamen 
Übertragungsraten.

lies mal http://de.wikipedia.org/wiki/Ethernet#CSMA.2FCD-Algorithmus

Autor: Erik (Gast)
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Hallo,

das wollte ich wissen, ich schließe aus Deiner Antwort, dass 
Abschirmungen sehr wohl auch mehr Schaden anrichten als nutzen können.

Das in der Praxis Abschirmungen Sinn machen, bestreite ich ja auch 
nicht;)
Sonst würde es sie kaum geben.

Danke !

Autor: Bensch (Gast)
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> Das in der Praxis Abschirmungen Sinn machen, bestreite ich ja auch
nicht;)
Sonst würde es sie kaum geben.

Ein Ferrari macht auch keinen Sinn, trotzdem gibt es ihn......

Autor: Josh214 (Gast)
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Hi leute,

ich hab mal ne Frage da mein elektrotechnik Wissen nicht besonder gut 
ist.

Ich habe eine Wi-Fi Antenne die ich eigt in ein Gehaeuse einbauen 
moechte.
Das Gehaeuse soll aus einer Aluminiumlegierung 2024 bestehen. Also Alu 
mit 4% Kupfer und 1% Mg. Koennte es passieren dass mein Gehaeuse die 
Sendeleistung mindert??
MFG

Autor: Christian Erker (Gast)
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Hmm .. ja schon, da kommt ca. überhaupt nichts mehr raus :D

Gruß,
Christian

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