屏蔽線原理及接法

1、什么是屏蔽線？定義：導(dǎo)體外部有導(dǎo)體包裹的導(dǎo)線叫屏蔽線，包裹的導(dǎo)體叫屏蔽層， 一般為編織銅網(wǎng)或銅泊（鋁），屏蔽層需要接地，外來的干擾信號(hào)可被該層導(dǎo)入大地。作用：避免干擾信號(hào)進(jìn)入內(nèi)層，導(dǎo)體干擾同時(shí)降低傳輸信號(hào)的損耗。結(jié)構(gòu)：（普通）絕緣層+屏蔽層+導(dǎo)線（高級(jí)）絕緣層+屏蔽層+信號(hào)導(dǎo)線+屏蔽層接地導(dǎo)線注意：在選用屏蔽線時(shí)，屏蔽層接地導(dǎo)線屏蔽層接地導(dǎo)線的絕緣層有導(dǎo)電功能，可以與屏蔽層導(dǎo)通（有一定的電阻）屏蔽線纜的原理：屏蔽布線系統(tǒng)源于歐洲，它是在普通非屏蔽布線系統(tǒng)的外面加上金屬屏蔽層，利用金屬屏蔽層的反射、吸收及趨膚效應(yīng)實(shí)現(xiàn)防止電磁干擾及電磁輻射的功能，屏蔽系統(tǒng)綜合利用了雙絞線的平衡原理及屏蔽層的屏蔽作

2、用，因而具有非常好的電磁兼容（ EMC）特性。電磁兼容（EMC）是指電子設(shè)備或網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具有一定的抵抗電磁干擾的能力，同時(shí)不 能產(chǎn)生過量的電磁輻射。 也就是說，要求該設(shè)備或網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能夠在比較惡劣的電磁環(huán)境中正 常工作，同時(shí)又不能輻射過量的電磁波干擾周圍其它設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)的正常工作。U/UTP（非屏蔽）電纜的平衡特性并不只取決于部件本身的質(zhì)量（如絞對(duì)），而會(huì)受到周圍環(huán)境的影響。因?yàn)?U/UTP （非屏蔽）周圍的金屬、隱蔽的“地” 、施工中的牽拉、彎曲等 等情況都會(huì)破壞其平衡特性，從而降低 EMC性能。所以，要獲得持久不變的平衡特性， 只有一個(gè)解決方案：在所有芯線外加多一層鋁箔進(jìn) 行接地。鋁箔為脆弱的雙

3、絞芯線增加了保護(hù)，同時(shí)為 U/UTP （非屏蔽）電纜人為的創(chuàng)造了 一個(gè)平衡環(huán)境。從而形成我們現(xiàn)在所說的屏蔽線纜。屏蔽電纜的屏蔽原理不同于雙絞的平衡抵消原理，屏蔽電纜是在四對(duì)雙絞線的外面加多一層或兩層鋁箔，利用金屬對(duì)電磁波的反射、吸收和趨膚效應(yīng)原理（所謂趨膚效應(yīng)是指電流在導(dǎo)體截面的分布隨頻率的升高而趨于導(dǎo)體表面分布，頻率越高，趨膚深度越小，即頻率越高，電磁波的穿透能力越弱），有效的防止外部電磁干擾進(jìn)入電纜，同時(shí)也阻止內(nèi)部信號(hào)輻 射出去，干擾其它設(shè)備的工作。實(shí)驗(yàn)表明，頻率超過 5MHz的電磁波只能透過 38師 厚的鋁箔。如果讓屏蔽層的厚度超過38 m,就使能夠透過屏蔽層進(jìn)入電纜內(nèi)部的電磁干擾的頻率

4、主要在5MHz以下。而對(duì)于5MHz以下的低頻干擾可應(yīng)用雙絞線的平衡原理有效的抵消。根據(jù)布線最早的定義，分為非屏蔽線纜-UTP和屏蔽線纜-STP兩種。后來隨著技術(shù)的發(fā)展和各家不同的工藝，衍生出了很多不同屏蔽的種類1. F/UTP Foil Screened Cable單層的鋁箔屏蔽結(jié)構(gòu)2 . Foil and Braid Screened Cable鋁箔和銅質(zhì)編織網(wǎng)雙層屏蔽結(jié)構(gòu)a） SF/UTP鋁箔和銅質(zhì)編織網(wǎng)同時(shí)包裹在四對(duì)線的外層 b） S/FTP （PIMF） 線對(duì)單對(duì)鋁箔屏 蔽加上包裹在四對(duì)線的外層的銅質(zhì)編織網(wǎng)PIMF = Pair in Metal Foil 。屏蔽電纜抵抗外界干擾主要體

5、現(xiàn)在：信號(hào)傳輸?shù)耐暾钥梢酝ㄟ^屏蔽系統(tǒng)得到一定的保證。屏蔽布線系統(tǒng)可以防止傳輸數(shù)據(jù)受到外界電磁干擾和射頻干擾的影響。電磁干擾（EMI）主要是低頻干擾，馬達(dá)、熒光燈以及電源線是通常的電磁干擾源。射頻干擾（RFI）是高頻干擾，主要是無線頻率干擾，包括無線電、電視轉(zhuǎn)播、雷達(dá)及其他無線通信。對(duì)于抵抗電磁干擾， 選擇編織層屏蔽最為有效， 也就是金屬網(wǎng)屏蔽， 因其具有較低的臨界電阻。而對(duì)于射頻干擾，金屬箔層屏蔽最有效， 因?yàn)榻饘倬W(wǎng)屏蔽所產(chǎn)生的縫隙可使得高頻 信號(hào)自由地進(jìn)出。對(duì)于高低頻混合的干擾場，則要采用金屬箔層加金屬網(wǎng)的組合屏蔽方式， 也就是S/FTP形式的雙層屏蔽電纜，這樣可使得金屬網(wǎng)屏蔽適用于低頻范

6、圍的干擾，金屬 箔屏蔽適用于高頻范圍的干擾。IBM ACS的屏蔽線纜中鋁箔屏蔽層單層厚度即達(dá)到50-62 m,起到了更完整的屏蔽效果。同時(shí)由于只采用單層屏蔽，對(duì)于施工而言將更加簡單，便于安裝，不易在施工過程中造成人為的損壞，且鋁帛的厚度可以承受更大的破壞力。從而能給用戶提供更高品質(zhì)的傳輸性能。屏蔽線接法：屏蔽線的一端接地，另一端懸空。當(dāng)信號(hào)線傳輸距離比較遠(yuǎn)的時(shí)候，由于兩端的接地電阻不同或PEN線有電流，可能會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)接地點(diǎn)電位不同，此時(shí)如果兩端接地，屏蔽層就有電流行成，反而對(duì)信號(hào)形成干擾，因此這種情況下一般采取一點(diǎn)接地，另一端懸空的辦法，能避免此種干擾形成。兩端接地屏蔽效果更好，但信號(hào)失真會(huì)增

7、大。請(qǐng)注意：兩層屏蔽應(yīng)是相互絕緣隔離型屏蔽！如沒有彼此絕緣仍應(yīng)視為單層屏蔽！最外層屏蔽兩端接地是由于引入的電位差而感應(yīng)出電流，因此產(chǎn)生降低源磁場強(qiáng)度的磁通，從而基本上抵消掉沒有外屏蔽層時(shí)所感應(yīng)的電壓；而最內(nèi)層屏蔽一端接地， 由于沒有電位差，僅用于一般防靜電感應(yīng)。 下面的規(guī)范是最好的佐證！GB 50217-1994 電力工程電纜設(shè)計(jì)規(guī)范 一一3.6.8控制電纜金屬屏蔽的接地方式，應(yīng)符合下列規(guī)定：(1)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的模擬信號(hào)回路控制電纜屏蔽層，不得構(gòu)成兩點(diǎn)或多點(diǎn)接地，宜用集中式一點(diǎn)接地。(2)除(1)項(xiàng)等需要一點(diǎn)接地情況外的控制電纜屏蔽層，當(dāng)電磁感應(yīng)的干擾較大，宜采用兩點(diǎn)接地；靜電感應(yīng)的干擾較大

8、，可用一點(diǎn)接地。雙重屏蔽或復(fù)合式總屏蔽，宜對(duì)內(nèi)、外屏蔽分用一點(diǎn)，兩點(diǎn)接地。(3)兩點(diǎn)接地的選擇，還宜考慮在暫態(tài)電流作用下屏蔽層不致被燒熔。GB50057-2000 建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范一一第6.3.1條規(guī)定：當(dāng)采用屏蔽電纜時(shí)其屏蔽層應(yīng)至少在兩端等電位連接，當(dāng)系統(tǒng)要求只在一端做等電位連接時(shí)，應(yīng)采用兩層屏蔽，外層屏蔽按前述要求處理。其原理是：1.單層屏蔽一端接地，不形成電位差，一般用于防靜電感應(yīng)。2.雙層屏蔽，最外層屏蔽兩端接地，內(nèi)層屏蔽一端等電位接地。此時(shí)，外層屏蔽由于電位差而感應(yīng)出電流，因此產(chǎn)生降低源磁場強(qiáng)度的磁通，從而基本上抵消掉沒有外屏蔽層時(shí)所感應(yīng)的電壓。如果是防止靜電干擾，必須單點(diǎn)接地，不

9、論是一層還是二層屏蔽。因?yàn)閱吸c(diǎn)接地的靜電放電 速度是最快的。但是，以下兩種情況除外：1、外部有強(qiáng)電流干擾，單點(diǎn)接地?zé)o法滿足靜電的最快放電。如果接地線截面積很大，能夠保證靜電最快放電的話，同樣也要單點(diǎn)接地。當(dāng)然了，真是那樣，也沒有必要選擇兩層屏蔽。否則，必須兩層屏蔽，外層屏蔽主要是減少干擾強(qiáng)度，不是消除干擾，這時(shí)必須多點(diǎn)接地，雖然放不完，但必須盡快減弱，要減弱，多點(diǎn)接地是最佳選擇。比如，企業(yè)中的電纜橋架其實(shí)就是外屏蔽層，它是必須多點(diǎn)接地的，第一道防線，減小干擾源的強(qiáng)度。內(nèi)層屏蔽層（其實(shí)，大家不會(huì)買雙層的電纜， 一般是外層就是電纜橋架，內(nèi)層才是屏蔽電纜的屏蔽層）必須單點(diǎn)接地，因?yàn)橥獠繌?qiáng)度已經(jīng)減少，

10、盡快放電，消除干擾才是內(nèi)層的目的。2、外部電擊和防雷等安全的要求。這種情況必須要兩層防護(hù)，外層不是用來消除干擾的，是出于安全的考慮的， 保證人身和設(shè)備安全的，必須多點(diǎn)接地。內(nèi)層才是防止干擾的，所以必須單點(diǎn)接地。屏蔽線的作用 屏蔽線的作用是將電磁場噪聲源與敏感設(shè)備隔離，切斷噪聲源的傳播路徑。屏蔽 分為主動(dòng)屏蔽和被動(dòng)屏蔽，主動(dòng)屏蔽目的是為了防止噪聲源向外輻射，是對(duì)噪聲源的屏蔽； 被動(dòng)屏蔽目的是為了防止敏感設(shè)備遭到噪聲源的干擾，是對(duì)敏感設(shè)備的屏蔽。屏蔽電纜的屏蔽層主要由銅、鋁等非磁性材料制成，并且厚度很薄，遠(yuǎn)小于使用頻率上金屬材料的集膚深度，屏蔽層的效果主要不是由于金屬體本身對(duì)電場、磁場的反 射、吸

11、收而產(chǎn)生的，而是由于屏蔽層的接地產(chǎn)生的，接地的形式不同將直接影響屏蔽效果。對(duì)于電場、磁場屏蔽層的接地方式不同。可采用不接地、單端接地或雙端接地總結(jié)：單端接地：1） 屏蔽電纜的單端接地對(duì)于避免低頻電場的干擾是有幫助的?；蛘哒f它能夠 避免波長入遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電纜長度L的頻率干擾。L人/202） 電纜屏蔽層單端接地能夠避免屏蔽層上的低頻電流噪聲。這種電流在內(nèi)部導(dǎo)致共模干擾電壓并且有可能干擾模擬量設(shè)備。3）屏蔽層的單端接地對(duì)于那些對(duì)低頻干擾敏感的電路（模擬量電路）來說是可取的。4)連續(xù)測量值的上下波動(dòng)和永久偏差表示有低頻干擾。雙端接地：1) 確保到電控柜或者插頭(圓形接觸)的連接經(jīng)過一個(gè)大的導(dǎo)電區(qū)域(低感應(yīng)系數(shù))。選擇金屬在金屬上比非金屬在非金屬上要好。2) 由于有些模擬量模塊使用了脈沖技術(shù)(例如：處理器和A/D轉(zhuǎn)換器集成在同一模塊中)，建議將模擬量信號(hào)彼此間屏蔽，確保正確的等電位連接，只有在這種情 況下進(jìn)行雙端接地。3) 通常金屬箔屏蔽層的傳輸阻抗遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于銅編織線的屏蔽層，其效果相差5-10 倍，不能用作數(shù)字信號(hào)電纜。4) 偶爾的功能失靈表明有高頻干擾。這是