屏蔽(bì)電纜作為(wéi)電磁兼容控製的重要手段,可以有效的(de)抑製電磁幹擾。
采(cǎi)用屏(píng)蔽的電纜,一方麵可以有效(xiào)的抑製空間電磁場對傳輸線的影(yǐng)響,避(bì)免通信失效,噪音增大,傳輸(shū)誤(wù)碼(mǎ),信號誤差等現象;另一方麵(miàn)也可以降低電(diàn)纜內傳輸信號對外的電磁輻射,減小(xiǎo)對周圍電磁環境的汙染(rǎn),防止信息的(de)泄露和失密。
屏蔽電纜的屏蔽層隻有在(zài)接地(dì)以後才能起到屏蔽作用。
1.屏蔽(bì)層接地產生的電場屏蔽(bì)
由於兩根平(píng)行導線(xiàn)之(zhī)間的電場偶合(hé)會產(chǎn)生竄擾,如(rú)圖 1 所(suǒ)示,設其中一根為屏蔽(bì)電纜,並接(jiē)在敏感電路(lù)中。
則源電路導線對屏蔽電纜屏蔽層的偶合電容為 C2S,而屏蔽層對內(nèi)導線的偶合電容為 C1S,屏蔽層對地的偶合電容為 CSE。
可見,源(yuán)繞包機導線上的騷擾(rǎo)電壓V 會通過C2S偶合到屏蔽層上,再通過偶合到芯線上。
如果屏蔽層接地,被短路,則通過被屏蔽層短路至地,不能在偶合到(dào)芯線(xiàn)上,從而起到了電場屏蔽的作用。
屏蔽層的接地點通常選在(zài)屏蔽電纜的一端,稱(chēng)單端接地。
如果屏蔽層不接地,由於其(qí)麵積比普通導線大,偶合電(diàn)容也大,產生的(de)偶(ǒu)合量也大,將比不用屏蔽電纜時產生更大的電場偶合,這是需要注意的。
此外,當頻率較高或電(diàn)纜較長時,還應每隔λ/10(λ為騷擾信號(hào)的波長)的距離接一次地。
2 .屏(píng)蔽層接(jiē)地產生的磁場屏蔽
2.1 一(yī)點接(jiē)地原則(單端接地)
考(kǎo)慮電磁感應。
這種情況下,與電壓V 無關,問題在(zài)於電流I引起的磁通Φ。
如圖1 所示,將 A 點與C 點(diǎn)、B 點以及D 點分別用線連(lián)接起來,顯然,這樣就(jiù)構成A B C D 的回路。
由於磁通 與該回路連(lián)接,故在該回路產生電壓e:
(2.1.1)
式中,為與回路連接的磁通,A B 越長或 A C 、B D 的長度越長, `就越(yuè)大,e 也(yě)隨之(zhī)變大(dà)。
設由於該(gāi)電壓 e 而回路通過電(diàn)流Is,Is故當然通過屏蔽。
設屏蔽的(de)電阻(zǔ)為 Rs,感(gǎn)抗為 Ls,則(zé)電流 Is為:
(2.1.2)
由(yóu)於篇幅(fú)關係,推導過程從略。
由於Is,也既由於e 而使內導體(tǐ),即導體(tǐ) 1 兩端產生電壓 e1:
(2.1.3)
若頻率變(biàn)高,則。
為消除(chú) e1,就應該避免組合回(huí)路。
就圖1 而言,有效利用A C 或B D ,斷開其中的一方,就能避(bì)免形成回路(lù)。
若不(bú)形成回路,則e1便等於零,也就不存在噪聲的偶合。
這(zhè)就是*的“一點接地原則。
2 .2 兩點接地原則(雙端接地(dì))
設屏蔽層中流有均勻的軸向電(diàn)流 Is,如圖 2 所表示。
則磁力線在管外,屏蔽層電感可(kě)表示為(wéi):
(2.2.1)
式中, 為 Is產生的(de)全部磁通。
由於磁通同樣包圍著芯線(xiàn)。
根據互感的定義,屏蔽層和芯(xīn)線之間(jiān)的互(hù)感應為:M =/Is (2.2.2)故M =Ls (2.2.3)設US是騷擾電壓源,電流I1流(liú)過芯線,如圖3 所示,LS和rS分別(bié)為屏蔽層的電感和電阻。
如果屏蔽層不接地或隻有一端接地,屏蔽層上無電流通過,電流經地麵返回,屏(píng)蔽層不起作(zuò)用。
當屏蔽層兩端接地,接地點為 A點和 B 點,I1在 A 點將分兩(liǎng)路到達 B 點,再回到(dào)源端,屏蔽層中(zhōng)的電流 I1為:
(2.2.4)
由上式(2.2.3)中 M = LS,則有:
(2.2.5)
式中,為屏蔽層截止頻(pín)率。
當時,ISI1,IG0,I1幾乎全部經由屏蔽層流回源端,屏蔽(bì)層外由和回流產生的磁
場大小相等(děng),方向相反,因而互相(xiàng)抵(dǐ)消,抑製了騷擾源(yuán)的向外輻射(shè)。
至 於 什 麽 時候采用一點接地(單端接地)還是兩點接地( 雙端接地),這就要看使用者是想要抑製空間電(diàn)磁場對傳輸線的影(yǐng)響;還是降(jiàng)低電纜內傳輸信號對(duì)外的電磁輻(fú)射。
